Объект: P3D

Библиотека: Mechanics3D

Имя на уровне решателя: P3D

Аннотация: Объект привязки в 3D пространстве

Обозначение:

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

Рисунок 1 - Схема теста

График результата теста

Рисунок 2 - P3D.Check