Объект: P3D

../../../../_images/logo_ru_no_text.png

Библиотека: Mechanics3D

Имя на уровне решателя: P3D

Аннотация: Объект привязки в 3D пространстве

Обозначение: Объект привязки в 3D пространстве

Порты (степени свободы) компонента:

№

Обозначение порта

Тип

Наименование порта

1

Port1

MECH3D

3D механический порт, движение объекта

Пользовательские параметры модели:

№

Параметр

Тип

Описание

Единица

Значение по умолч.

1

LCS

Начальные координаты локальной системы координат, м

m

default

2

point

Начальные координаты объекта привязки, м; м; м

m

[0.0,0.0,0.0]

Расчетные и измеряемые величины:

№

Параметр

Описание

Единица

1

V_Tx_LinearSpeed1

Tx-составляющая линейной скорости на порте;

m/s

2

V_Ty_LinearSpeed1

Ty-составляющая линейной скорости на порте;

m/s

3

V_Tz_LinearSpeed1

Tz-составляющая линейной скорости на порте;

m/s

4

V_Rx_AngularSpeed1

Rx-составляющая угловой скорости на порте;

rad/s

5

V_Ry_AngularSpeed1

Ry-составляющая угловой скорости на порте;

rad/s

6

V_Rz_AngularSpeed1

Rz-составляющая угловой скорости на порте;

rad/s

7

ROUT_LinearSpeed1

Модуль вектора линейной скорости на порте;

m/s

8

S_Tx_Force1

Tx-составляющая силы на порте

N

9

S_Ty_Force1

Ty-составляющая силы на порте

N

10

S_Tz_Force1

Tz-составляющая силы на порте

N

11

S_Rx_Torque1

Rx-составляющая момента на порте

N*m

12

S_Ry_Torque1

Ry-составляющая момента на порте

N*m

13

S_Rz_Torque1

Rz-составляющая момента на порте

N*m

14

ROUT_Force1

Модуль вектора силы на порте

N

15

A_Tx_LinearAcceleration1

Tx-составляющая линейного ускорения на порте

m/s**2

16

A_Ty_LinearAcceleration1

Ty-составляющая линейного ускорения на порте

m/s**2

17

A_Tz_LinearAcceleration1

Tz-составляющая линейного ускорения на порте

m/s**2

18

A_Rx_AngularAcceleration1

Rx-составляющая углового ускорения на порте;

rad/s**2

19

A_Ry_AngularAcceleration1

Ry-составляющая углового ускорения на порте;

rad/s**2

20

A_Rz_AngularAcceleration1

Rz-составляющая углового ускорения на порте;

rad/s**2

21

ROUT_LinearAcceleration1

Модуль вектора линейного ускорения на порте;

m/s**2

22

X_Tx_LinerMotion1

Tx-составляющая линейного перемещения на порте

m

23

X_Ty_LinerMotion1

Ty-составляющая линейного перемещения на порте

m

24

X_Tz_LinerMotion1

Tz-составляющая линейного перемещения на порте

m

25

X_Rx_AngularMotion1

Rx-составляющая углового перемещения на порте;

rad

26

X_Ry_AngularMotion1

Ry-составляющая углового перемещения на порте;

rad

27

X_Rz_AngularMotion1

Rz-составляющая углового перемещения на порте;

rad

28

ROUT_LinerMotion1

Модуль вектора линейного перемещения на порте ;

m

Пример использования компонента

Модель объекта привязки в 3D пространстве (P3D)

Элемент P3D служит для задания положения объекта в пространстве. Он представляет собой «якорь» или базовую точку, к которой прикрепляются другие элементы (в данном случае шары). Параметры point задают вектор начальных координат [x, y, z], а LCS определяет локальную систему координат. Если LCS = default, используется стандартная ориентация осей.

Демонстрация разницы между свободным падением и фиксацией объекта.

Начальные данные:

Параметры элемента (P3D1)
point = [0.0, 0.0, 5.0] - Начальное положение точки привязки (поднята на высоту 5 м по оси Z)
LCS = default - Стандартная ориентация осей

Параметры элемента (P3D2)
point = [0.0, 0.0, 0.0] - Начальное положение точки привязки (начало координат)
LCS = default - Стандартная ориентация осей

Параметры шаров (Ball)
Ball1: Mass = 1.0 кг, Diameter = 1 м
Ball2: Mass = 1.0 кг, Diameter = 1 м

Параметры силы тяжести
FG1: M = 1.0 - Сила тяжести, действующая на Ball1

end = 1 - Время интегрирования, с

Схема тестирования:

Схема демонстрирует разницу между свободным падением и фиксацией объекта. Используются два одинаковых элемента Ball (инерционный однородный шар). Шар Ball1 прикреплен к виртуальной точке P3D1, которая находится на высоте 5 метров; на него действует сила тяжести FG1 = 1.0. Точка P3D1 задает начальное положение, но не ограничивает подвижность. Шар Ball2 прикреплен к точке P3D2, которая находится в начале координат [0, 0, 0]. Точка закреплена — это статичная опора.

Результат:

Ball1 движется вниз с высоты 5 метров, в то время как Ball2 остается неподвижным. Шары не могут столкнуться, только пройти сквозь. На графике представлена временная зависимость координаты P3D.X1. Кривая имеет параболический характер, что соответствует равноускоренному движению под действием силы тяжести. За 1 секунду координата изменяется от 0 до примерно -5, что согласуется с перемещением при свободном падении.

Формула для расчёта перемещения при свободном падении:

\[z(t) = z_0 + v_0 \cdot t + \frac{g \cdot t^2}{2}\]

где: \(z(t)\) — текущая координата, \(z_0\) — начальная координата, \(v_0\) — начальная скорость, \(g\) — ускорение свободного падения, \(t\) — время.

Схема теста
../../../../_images/P3D.sch.png

Рисунок 1 - Схема теста

График результата теста
../../../../_images/P3D.Check.png

Рисунок 2 - P3D.Check