Объект: TRANSM

Библиотека: Mechanics3D

Имя на уровне решателя: Mechanics3D.TRANSM

Аннотация: Поступательная кинематическая пара между телами A и B, работающая с объектом привязки

Обозначение:

Порты (степени свободы) компонента:

№	Обозначение порта	Тип	Наименование порта
1	Port1	MECH3D	3D механический порт, движение тела A
2	Port2	MECH3D	3D механический порт, движение тела B

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	Kbend	real	Угловая (изгибная) жесткость связи, Н·м/радиан	N/m	1e6
3	Krad	real	Жесткость связи в нормальном направлении, Н/м	N/m	1e9
4	Ktors	real	Угловая (крутильная) жесткость связи вокруг продольной оси связи, Н·м/радиан	N/m	1e6
5	Table1	Diagram	Зависимость упругой силы от перемещения вдоль продольной оси шарнира, (м,Н) … n точек	m	0, 0, 1, 1
6	Table2	Diagram	Зависимость вязкой силы от скорости перемещения вдоль оси шарнира, (м/с,Н) … n точек	m/s	0, 0, 1, 1
7	pointA	pXYZ	Начальные координаты тела A	m	1, 0, 0
8	pointD	pXYZ	Начальные координаты тела B, м; м; 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 поступательной кинематической пары (TRANSM)

Компонент TRANSM (модуль Mechanics3D) реализует поступательную кинематическую пару между телами A и B, работающую с объектами геометрической привязки (P3D). Соединение допускает относительное перемещение тел только вдоль одной оси (например, ползун на направляющей). Вдоль оси движения действуют упругая и вязкая силы, задаваемые табличными зависимостями, а в поперечных направлениях и при вращении обеспечивается высокая жёсткость. Компонент применяется для моделирования направляющих скольжения в механических системах.

Проверка моделирования упруго-вязкого поступательного соединения между двумя телами при воздействии постоянной силы.

Начальные данные:

Параметры модели

pointA = 0, 0, 0 — Начальные координаты точки A (на оси соединения)

pointD = 0, 0, 1 — Начальные координаты точки D (направление оси Z)

Krad = 1e9 — Жёсткость связи в радиальном направлении, Н/м

Kbend = 1e6 — Угловая (изгибная) жёсткость связи, Н·м/рад

Ktors = 1e6 — Угловая (крутильная) жёсткость связи, Н·м/рад

Table1 = 0, 0, 1, 1 — Зависимость упругой силы от перемещения

Table2 = 0, 0, 1, 1 — Зависимость вязкой силы от скорости

Элементы модели

Cylinder1 — Цилиндр (масса 1.0 кг, диаметр 0.5 м, высота 3 м)

Pipe1 — Трубка (масса 1.0 кг, внутренний диаметр 0.55 м, внешний 0.8 м)

F3dXYZ1 — Источник постоянной силы (по оси Z сила равна 1)

end = 3 с — Время интегрирования

Схема тестирования:

Два геометрических тела Cylinder1 (цилиндр) и Pipe1 (трубка) с массами 1.0 кг соединены упруго-вязким поступательным соединением TRANSM1. Ось относительного перемещения совпадает с глобальной осью Z. Соединение запрещает относительное вращение и поперечные смещения (за счёт высокой жёсткости Krad и Kbend/Ktors). Ко второму телу Pipe1 подключен источник силы F3dXYZ1, создающий постоянное усилие 1 Н по оси Z. Первое тело Cylinder1 связано с землёй через Point2DOFs1, а второе — через Point2XYZs1 и Point2DOFs2. Оба тела имеют возможность двигаться только вдоль оси соединения. Сигналы перемещений Zb1 и Zb2 регистрируются на осциллографе Check.

Результат:

На графике Check показаны перемещения тел вдоль оси Z: TRANSM.Zb2 (для тела Pipe1) и TRANSM.Zb1 (для тела Cylinder1). Под действием постоянной силы 1 Н, приложенной к Pipe1, система приходит в движение:

перемещение Zb2 (второе тело) возрастает нелинейно, достигая значения около 2.5 м к моменту времени t = 3 с; перемещение Zb1 (первое тело) также возрастает нелинейно, но с меньшей скоростью, достигая значения около 2.0 м к концу моделирования.

Разница в перемещениях объясняется деформацией упруго-вязкой связи (Table1, Table2) и инерционными свойствами тел (массы по 1.0 кг). Динамика системы соответствует передаче усилия через соединение. Модуль работает корректно, обеспечивая поступательное движение тел вдоль заданной оси с заданными упругими и диссипативными характеристиками.

Схема теста

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста

Рисунок 2 - TRANSM.Check (перемещения Zb2 и Zb1)