Объект: ConeFE

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

Библиотека: Mechanics3D

Имя на уровне решателя: Mechanics3D.ConeFE

Аннотация: Инерционный однородный усеченный конус, работающий с геометрическим объектом привязки (2 порта)

Обозначение: Инерционный однородный усеченный конус, работающий с геометрическим объектом привязки (2 порта)

Порты (степени свободы) компонента:

№

Обозначение порта

Тип

Наименование порта

1

Port1

MECH3D

3D механический порт 1, движение нижнего (в локальной системе координат, точка A) сечения конуса

2

Port2

MECH3D

3D механический порт 2, движение верхнего (в локальной системе координат, точка B) сечения конуса

Пользовательские параметры модели:

№

Параметр

Тип

Описание

Единица

Значение по умолч.

1

DiameterA

real

Диаметр в точке А, м

m

0.1

2

DiameterB

real

Диаметр в точке B, м

m

0.05

3

Image

string

Изображение [Cone,Beam,Shape,No], -

Cone

4

Image_color

string

Цвет изображение [red,green,blue1,white,yellow,lightblue,sandybrown,cyan1,red1,red4,gray], -

yellow

5

LCS

Локальная координатная система, м

m

[]

6

Mass

real

Масса, кг

kg

1.0

7

Shape

list

Произвольная форма объекта, -

8

WorkVariables

string

Показывать рабочие переменные[All,Forces, Moments,Deformations,No], -

No

9

material

material

Свойства материала, Па; -; кг/м³

Pa

2e11, 0.3, 7800

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 инерционного однородного усеченного конуса с двумя портами (ConeFE)

Элемент ConeFE представляет собой физическое тело, моделирующее инерционный однородный усеченный конус, который работает с геометрическим объектом привязки (2 порта). Это основной динамический элемент в схеме, обладающий массой, габаритными размерами и свойствами материала. Его движение управляется внешним источником перемещения.

Уклонение усеченного конуса (ConeFE) от падающего объекта (Cone).

Начальные данные:

Параметры модели (ConeFE)
Mass = 1.0 кг - Определяет инерционные свойства конуса.
DiameterA = 0.5 м - Определяет диаметр одного из оснований усеченного конуса.
DiameterB = 1.0 м - Определяет диаметр второго основания усеченного конуса.
material = 2e10, 0.3, 7800 - Модуль Юнга, коэффициент Пуассона, плотность.
LCS = [] - Используется глобальная система координат (стандартная ориентация).
Image = Cone - Задает визуальный образ объекта на схеме.
Image_color = yellow - Определяет цвет изображения.

Параметры источника перемещения (USDX1D)
K = 1.0 - Коэффициент пропорциональности сигнала.
C = 0.0 - Коэффициент смещения сигнала.

Параметры генератора сигнала (TrapeziumSource)
VL = 0.0 - Нижний уровень сигнала (конус в исходном положении).
VH = 2.0 - Верхний уровень сигнала (конус отъехал в сторону).
D = 0.5 с - Начальная задержка.
FT = 0.01 с - Продолжительность переднего фронта.
HT = 0.5 с - Продолжительность вершины импульса.
BT = 0.01 с - Продолжительность заднего фронта.
CT = 0.0 с - Продолжительность цикла.

Сценарий тестирования:
Cone1 (Падающий объект): Инерционный однородный конус массой 1.0 кг, с диаметрами 1/0.5 м и высотой 1 м. Прикреплен к виртуальной точке P3D1 с координатами в ЛСК [0.0, 0.0, 0.0]. Для переворота стартового положения введена локальная система координат LCS1 с центром в точке [0, 0, 5] и осью Oz, направленной вниз ([0.0, 0.0, -1.0]). Это задает перевернутую ориентацию конуса (вершиной вниз) и поднимает его на высоту 5 метров. На объект действует сила тяжести FG1 = 1.0, заставляя его падать вниз.
ConeFE1 (Уклоняющийся объект): Инерционный усеченный конус массой 1.0 кг, с диаметрами 0.5/1.0 м. Прикреплен с одной стороны к виртуальной точке P3D3 с координатами [0.0, 0.0, 0.0], с другой — к виртуальной точке P3D2 с координатами [0.0, 0.0, 1.0]. Вектор между ними определяет направление оси Z конуса, а расстояние — высоту конуса. Связан с источником перемещения USDX1D1, который управляет его движением по оси X. На вход источника USDX1D1 подается трапециевидный сигнал с генератора TrapeziumSource1.

end = 2 - Время интегрирования, с

Результат:

Cone1 падает вниз с высоты 5 метров под действием силы тяжести. В это же время ConeFE1 под управлением источника перемещения USDX1D1 и трапециевидного сигнала TrapeziumSource1 отъезжает по оси X с траектории падения, как бы «уворачиваясь» от удара, а затем возвращается на исходную позицию. Таким образом, демонстрируется совместная работа динамического объекта и системы управления перемещением.

Формула перемещения при управляемом движении:

\[x(t) = K \cdot \mathrm{Signal}(t) + C\]

где: \(x(t)\) — текущая координата, \(K\) — коэффициент пропорциональности, \(\mathrm{Signal}(t)\) — входной сигнал (трапециевидной формы), \(C\) — начальное смещение.

На графике представлено изменение координаты X1 объекта ConeFE во времени. Кривая соответствует трапециевидному закону управления: линейный рост, удержание, линейный спад и возврат в исходное положение.

Схема теста
../../../../_images/ConeFE.sch.png

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста
../../../../_images/ConeFE.Check.png

Рисунок 2 - ConeFE.Check