Объект: ROT1M
Библиотека: Mechanics3D
Имя на уровне решателя: Mechanics3D.ROT1M
Аннотация: Поворотное соединение двух тел, работающий с геометрическим объектом привязки
Обозначение: 
Порты (степени свободы) компонента:
№ |
Обозначение порта |
Тип |
Наименование порта |
|---|---|---|---|
1 |
Port1 |
MECH3D |
3D механический порт 1, движение точки A первого тела |
2 |
Port2 |
MECH3D |
3D механический порт 2, движение точки D второго тела |
Пользовательские параметры модели:
№ |
Параметр |
Тип |
Описание |
Единица |
Значение по умолч. |
|---|---|---|---|---|---|
1 |
Image_color |
string |
Цвет изображение [red,green,blue1,white,yellow,lightblue,sandybrown,cyan1,red1,red4,gray], - |
yellow |
|
2 |
Kaxis |
real |
Жесткость связи в осевом направлении, Н/м |
N/m |
1e9 |
3 |
Kbend |
real |
Угловая (изгибная) жесткость связи, Н·м/радиан |
1e6 |
|
4 |
Krad |
real |
Жесткость связи в радиальном направлении, Н/м |
N/m |
1e9 |
5 |
Table1 |
Diagram |
Зависимость осевого крутящего момента от угла поворота, (Н·м, радиан) |
0, 0, 1, 1 |
|
6 |
Table2 |
Diagram |
Зависимость вязкого крутящего момента от угловой скорости, Н·м, радиан/c |
0, 0, 1, 1 |
|
7 |
pointA |
pXYZ |
Начальные координаты точки A, м |
m |
1, 0, 0 |
8 |
pointD |
pXYZ |
Начальные координаты точки D, м |
m |
0, 0, 1 |
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 |
29 |
V_Tx_LinearSpeed2 |
Tx-составляющая линейной скорости на порте; |
m/s |
30 |
V_Ty_LinearSpeed2 |
Ty-составляющая линейной скорости на порте; |
m/s |
31 |
V_Tz_LinearSpeed2 |
Tz-составляющая линейной скорости на порте; |
m/s |
32 |
V_Rx_AngularSpeed2 |
Rx-составляющая угловой скорости на порте; |
rad/s |
33 |
V_Ry_AngularSpeed2 |
Ry-составляющая угловой скорости на порте; |
rad/s |
34 |
V_Rz_AngularSpeed2 |
Rz-составляющая угловой скорости на порте; |
rad/s |
35 |
ROUT_LinearSpeed2 |
Модуль вектора линейной скорости на порте; |
m/s |
36 |
S_Tx_Force2 |
Tx-составляющая силы на порте |
N |
37 |
S_Ty_Force2 |
Ty-составляющая силы на порте |
N |
38 |
S_Tz_Force2 |
Tz-составляющая силы на порте |
N |
39 |
S_Rx_Torque2 |
Rx-составляющая момента на порте |
N*m |
40 |
S_Ry_Torque2 |
Ry-составляющая момента на порте |
N*m |
41 |
S_Rz_Torque2 |
Rz-составляющая момента на порте |
N*m |
42 |
ROUT_Force2 |
Модуль вектора силы на порте |
N |
43 |
A_Tx_LinearAcceleration2 |
Tx-составляющая линейного ускорения на порте |
m/s**2 |
44 |
A_Ty_LinearAcceleration2 |
Ty-составляющая линейного ускорения на порте |
m/s**2 |
45 |
A_Tz_LinearAcceleration2 |
Tz-составляющая линейного ускорения на порте |
m/s**2 |
46 |
A_Rx_AngularAcceleration2 |
Rx-составляющая углового ускорения на порте; |
rad/s**2 |
47 |
A_Ry_AngularAcceleration2 |
Ry-составляющая углового ускорения на порте; |
rad/s**2 |
48 |
A_Rz_AngularAcceleration2 |
Rz-составляющая углового ускорения на порте; |
rad/s**2 |
49 |
ROUT_LinearAcceleration2 |
Модуль вектора линейного ускорения на порте; |
m/s**2 |
50 |
X_Tx_LinerMotion2 |
Tx-составляющая линейного перемещения на порте |
m |
51 |
X_Ty_LinerMotion2 |
Ty-составляющая линейного перемещения на порте |
m |
52 |
X_Tz_LinerMotion2 |
Tz-составляющая линейного перемещения на порте |
m |
53 |
X_Rx_AngularMotion2 |
Rx-составляющая углового перемещения на порте; |
rad |
54 |
X_Ry_AngularMotion2 |
Ry-составляющая углового перемещения на порте; |
rad |
55 |
X_Rz_AngularMotion2 |
Rz-составляющая углового перемещения на порте; |
rad |
56 |
ROUT_LinerMotion2 |
Модуль вектора линейного перемещения на порте ; |
m |
Пример использования компонента
Модель поворотного соединения двух тел (ROT1M)
ROT1M — поворотное соединение двух тел, работающее с геометрическим объектом привязки. Модель воспроизводит соединение двух абсолютно жёстких тел, допускающее их относительное вращение вокруг одной подвижной оси. Такое соединение эквивалентно цилиндрическому подшипнику с ограничением осевых перемещений. В точке соединения задаются упругие и вязкие характеристики при вращении вокруг оси связи. Тела соединены связью, запрещающей вращение вокруг осей x, y и перемещение вдоль оси z (при необходимости перемещение вдоль z разрешается). Положение оси z определяется текущим угловым положением обоих тел, её начальное положение задаётся точкой D. Начальное положение осей x, y на расчёт не влияет и задаётся по умолчанию. Центр связи — точка A.
Моделирование упруго-вязкого вращательного шарнира между двумя твёрдыми телами.
Начальные данные:
Схема тестирования:
Два твёрдых тела MJ3D1 и MJ3D2 с массами 1.0 кг и моментами инерции (0.1, 0.1, 0.1) кг*м² соединены упруго-вязким вращательным шарниром ROT1M, ось которого проходит через точки A (0,-1,0) и D (0,1,0), то есть совпадает с осью Y. Оба тела закреплены по всем степеням свободы, кроме вращения вокруг оси Y. Также к телам привязаны Ball1 и Ball2 (инерционные однородные шары) с P3D (объектами привязки в 3D пространстве) с координатами (0,1,0) и (0,-1,0). Соединение обладает высокой радиальной и осевой жёсткостью (1e9), что делает его близким к идеальному шарниру, и умеренной изгибной жёсткостью (1e6), обеспечивающей сопротивление перекосам. Крутильные свойства задаются двумя таблицами: упругой (момент от угла) и вязкой (момент от скорости). К второму телу MJ3D2 приложен источник момента SF1D с FC = 1.0, создающий постоянный крутящий момент. Рассмотрим передачу этого момента первому телу.
Результат:
При относительном повороте тел вокруг оси AD в соединении возникают упругий и вязкий крутящие моменты, определяемые таблицами Table1 и Table2. В нашем случае при зависимости упругого момента от угла поворота с коэффициентом 10 мы наблюдаем на графике передачу вращения второму телу с небольшим отставанием. На графике представлены временные зависимости переменных ROT1M.V1, ROT1M.X1, ROT1M.X2, ROT1M.V2. Кривые X2 и V2 демонстрируют колебательный характер с увеличивающейся амплитудой, что соответствует вращению второго тела под действием постоянного момента и передаче движения через упруго-вязкую связь. Кривые X1 и V1 малы, что указывает на незначительное движение первого тела из-за передачи момента.
Формула для крутильного момента:
где:
\(M\) — крутящий момент,
\(k\) — коэффициент упругости (из Table1),
\(\varphi\) — угол поворота,
\(c\) — коэффициент вязкости (из Table2),
\(\omega\) — угловая скорость.
Схема теста
Рисунок 1 - Схема теста
График результата теста
Рисунок 2 - ROT1M.Check