Пространственный вязко-упругий элемент



в палитре	на схеме

Блок предназначен для моделирования пространственного вязко-упругого элемента, соединяющего две системы координат многозвенного механизма. Блок позволяет формировать вектор силы и вектор момента в зависимости от векторов относительного положения и относительной скорости систем координат. Жесткость и демпфирование задаются в виде матриц жесткости и диссипации.

Блок определяет векторы относительных линейного и углового смещения, линейной и угловой скорости в своей базовой системе координат, центр которой расположен в середине отрезка, соединяющего центры подключенных систем координат. Ориентация базовой системы координат определяется как половина поворота от одной системы координат в другую.

Векторы вязко-упругих силы F̅, Н, и момента T̅, Н·м, в базовой системе координат блока определяются как:

где

F₀ - сила предварительного сжатия, Н, положительная сила сжатия направлена на увеличение длины пружины, отрицательная - на уменьшение (предварительное растяжение);
L₀ - длина пружины в состоянии предварительного сжатия, м;
v̂ - единичный вектор, сонаправленный с осью пружины;
L̅ - вектор относительного линейного смещения, м;
α̅ - вектор относительного углового смещения, рад;
V̅ - вектор относительной линейной скорости, м/с;
ω̅ - вектор относительной угловой скорости, рад/с;
K_F^L - матрица частных производных вектора силы по линейным координатам (жесткости), Н/м;
K_F^α - матрица частных производных вектора силы по угловым координатам (жесткости), Н/рад;
K_T^L - матрица частных производных вектора момента по линейным координатам (жесткости), Н;
K_T^α - матрица частных производных вектора момента по угловым координатам (жесткости), Н·м/рад;
D_F^L - матрица частных производных вектора силы по линейной скорости (диссипации), Н·с/м;
D_F^α - матрица частных производных вектора силы по угловой скорости (диссипации), Н·с/рад;
D_T^L - матрица частных производных вектора момента по линейной скорости (диссипации), Н·с;
D_T^α - матрица частных производных вектора момента по угловой скорости (диссипации), Н·м·с/рад;

Векторы сил и моментов действующих на системы координат, подключенные к портам "1" (F̅₁, T̅₁) и "2" (F̅₂, T̅₂), определяются как:

Блок поддерживает отображение 3D-модели пружины в окне трехмерной визуализации, создаваемом при запуске моделирования.

Прим.:

Блок формирует только силовые воздействия и не является преобразованием координат, создающим взаимосвязи между системами координат. Блоки, подключаемые к портам данного блока должны быть подключены к заделке через цепь преобразований координат явным образом.

Входные порты

Блок не имеет входных портов.

Выходные порты

Блок не имеет выходных портов.

Ненаправленные порты


Имя	Описание	Тип линии связи
1	Порт для подключения системы координат, к которой прикладывается сила	Механика 3D
2	Порт для подключения системы координат, к которой прикладывается сила	Механика 3D

Свойства


Название	Имя	Описание	По умолчанию	Тип данных
Механические характеристики		Группа свойств, задающих механические характеристики пружины
Матрицы жесткостей		Группа свойств, задающих матрицы жесткостей пружины
Сила от координаты, Н/м	K_FL	Матрица коэффициентов линейной жесткости	[[10 , 0 , 0]; [0 , 10 , 0]; [0 , 0 , 100]]	Матрица
Сила от угла, Н/рад	K_FA	Матрица коэффициентов линейно-угловой жесткости	[[0 , -2 , 0]; [2 , 0 , 0]; [0 , 0 , 0]]	Матрица
Момент от координаты, Н	K_TL	Матрица коэффициентов линейно-угловой жесткости	[[0 , 2 , 0]; [-2 , 0 , 0]; [0 , 0 , 0]]	Матрица
Момент от угла, Н·м/рад	K_TA	Матрица коэффициентов угловой жесткости	[[10 , 0 , 0]; [0 , 10 , 0]; [0 , 0 , 100]]	Матрица
Матрицы диссипации		Группа свойств, задающих матрицы диссипации пружины
Сила от координаты, Н·с/м	D_FL	Матрица коэффициентов линейной диссипации	[[1 , 0 , 0]; [0 , 1 , 0]; [0 , 0 , 10]]	Матрица
Сила от угла, Н·с/рад	D_FA	Матрица коэффициентов линейно-угловой диссипации	[[0 , -0.2 , 0]; [0.2 , 0 , 0]; [0 , 0 , 0]]	Матрица
Момент от координаты, Н·с	D_TL	Матрица коэффициентов линейно-угловой диссипации	[[0 , 0.2 , 0]; [-0.2 , 0 , 0]; [0 , 0 , 0]]	Матрица
Момент от угла, Н·м·с/рад	D_TA	Матрица коэффициентов угловой диссипации	[[1 , 0 , 0]; [0 , 1 , 0]; [0 , 0 , 10]]	Матрица
Номинальная сила сжатия, Н	F0	Сила предварительного сжатия пружины. Отрицательное значение задает предварительное растяжение	0	Вещественное
Номинальная длина, м	L0	Длина пружины в состоянии предварительного сжатия	1	Вещественное
Ось пружины	AxisType	Направление оси пружины ("X"/"Y"/"Z")	Z	Перечисление
Визуализация		Группа свойств, задающих настройки 3D-визуализации
Отображать 3D-модель	Enable3DModel	Указывает необходимость отображать 3D-модель пружины	Нет	Двоичное
Диаметр пружины, м	SpringDiameter	Средний диаметр 3D-модели пружины	0.5	Вещественное
Диаметр прутка, м	CoilsDiameter	Диаметр прутка 3D-модели пружины	0.05	Вещественное
Количество витков	CoilsNumber	Количество витков 3D-модели пружины	5	Вещественное
Количество элементов на виток	CoilElementsNumber	Количество линейных 3D-элементов, создаваемых для одного витка пружины. Высокие значения данного свойства увеличат качество отображения и нагрузку на ПК для отображения 3D-модели	16	Целое
Цвет	ObjColor	Цвет 3D-модели	16777215	Цвет
Прозрачность	Transparency	Прозрачность 3D-модели в диапазоне [0, 1]	1	Вещественное

Параметры


Название	Имя	Описание	Тип данных
Тело 1		Группа параметров, отображающих воздействие на систему координат, подключенную к порту "1"
Вектор силы, Н	F1	Компоненты вектора силы в абсолютной системе координат	Массив
Вектор момента, Н·м	T1	Компоненты вектора момента в абсолютной системе координат	Массив
Тело 2		Группа параметров, отображающих воздействие на систему координат, подключенную к порту "2"
Вектор силы, Н	F2	Компоненты вектора силы в абсолютной системе координат	Массив
Вектор момента, Н·м	T2	Компоненты вектора момента в абсолютной системе координат	Массив

Примеры

Примеры использования блока:

Груз на пружине