Модели деформации

Изгиб и осевая деформация следует классический (Эйлер-Бернулли) теория луча. Изгиб может быть о любой оси в перекрестной частной плоскости (xy) луча. Перекрестные частные срезы приняты, чтобы быть твердыми в плоскости, останавливаться плоскими во время деформации и всегда быть перпендикулярными (обычно деформированный) средняя линия луча. Когда теория линейна, деформация принята, чтобы быть малой (относительно размера луча).

Рисунок показывает удар линейного предположения на точности блока. (Луч в этом примере является консольным и подвергается поперечной точечной нагрузке. Совет, вместо того, чтобы следовать за его истиной (и естественно изогнутый) путь, отклоняет в прямой линии. При маленьких деформациях (δ) практически накладываются два, но под большими углами различие между ними становится очевидным. Ту ошибку (ε) отображают серым.)

Скрученность, с другой стороны, выводит из классической (Святой-Venant) теории скрученности. Перекрестные частные срезы затем тверды в плоскости, но свободны деформироваться из плоскости. Как с изгибом, теория линейна, и деформация принята, чтобы быть малой.

Теории требуют, чтобы луч был тонким, который должен сказать, что его длина должна далеко превысить ширину его сечения. Длина (в продольном направлении) задана как параметры блоков — Length. Сечение (в поперечной плоскости) задано в параметрах блоков того же имени. Если луч будет тупиковым (короткий и толстый), модель симулирует, но, когда ключевому предположению не удовлетворили, результаты симуляции не могут точно отразить действительность.

Излучите дискретизацию

То, насколько точный вычисление деформации, зависит от того, как оно дискретизируется. По умолчанию луч включает один элемент луча. Изгибающиеся распределения смещения в элементе получены кубической интерполяцией Эрмита между ее концами; осевое смещение и крутильные распределения вращения, с другой стороны, получены линейной интерполяцией. Распределения становятся все больше точными, когда луч разделен в элементы.

Используйте параметры блоков Number of Elements (под узлом Discretization), чтобы изменить дискретизацию луча. Экспериментируйте с этим параметром, чтобы получить хороший компромисс между точностью симуляции (который может потребовать большего количества элементов луча), и скорость симуляции (меньше элементов луча). Наименьшее количество использования элементов должно было удовлетворить вашим требованиям точности.

Свойства материала

Блок параметризован в терминах параметров жесткости и массы. Они как заданы в учебниках по механике материалов со значениями, являющимися доступным от технических баз данных. Здесь, материал принят, чтобы быть гомогенным и изотропным (с теми же свойствами везде и в каждом направлении), а также линейно эластичным.

Затухание принято, чтобы быть линейным. Матрица затухания луча пропорциональна матрице жесткости того же самого с коэффициентом пропорциональности, равным параметрам блоков Damping Constant. Установите этот параметр на лучшее получение, например, затухание в амплитуде колебания, которая происходит в лучах underdamped.

Обратите внимание на то, что затухание может оказать значительное влияние на скорость симуляции. Экспериментируйте со значением затухания, постоянного, чтобы сбалансировать потребность в точности симуляции с потребностью в скорости симуляции.

Излучите геометрию

Сечение луча задано как матрица MATLAB [x, y] координаты. Каждая строка матрицы соответствует точке, набор которой соединяется, в данном распоряжении, чтобы сформировать ломаную линию. Материальная область слева от ломаной линии (как наблюдается от одной точки до следующего) с пустым местом быть с его правой стороны от него. Чтобы гарантировать, что сечение закрывается, конечные точки ломаной линии автоматически соединяются друг с другом.

Сечение может принять много форм, включая асимметричные единицы, как те в мишени, канале и угловых лучах. Сечения с отверстиями, однако, не поддержаны. Методы для моделирования отверстий в блоке Solid не должны использоваться в этом блоке. Такие методы требуют прорубленного, который технически открывает материал, оставляя сечение луча. Луч будет затем вести себя способами, нетипичными для закрытого поперечного сечения с истинным отверстием.

Сама экструзия формируется путем развертки сечения вдоль локального z - ось. Развертка симметрична относительно xy - плоскость: один конец в половине длины луча в положительном направлении z и другого на том же расстоянии в обратном направлении. Сечение является постоянным и в форме и в размере от одного конца до другого.

Важно, чтобы ломаная линия не пересекла себя. Ломаные линии с пересекающимися сегментами производят недопустимые сечения и вызывают ошибки в блоке. Обратите внимание также, что чрезмерное число точек может оказать негативное влияние на производительность блока, замедлив вычисление частных свойств и рендеринг луча в Mechanics Explorer.

Системы координат связи

В концах экструзии две системы координат (A и B), которым можно соединить луч. Системы координат падают на z - ось системы координат локальной ссылки, источник которой устанавливает [0,0] точка поперечного сечения. Система координат, пометил R в панели визуализации блока, подачи просто как внутренняя ссылка для луча, и это не имеет никакого порта системы координат, которым можно соединиться.

Излучите визуализацию

Проблемы геометрии и цвета — луч, слишком короткий, скажем, или цвета, заданного неправильно — является часто самым легким отловить глазом. Проверяйте панель визуализации регулярно на нежелательные изменения, когда их является самым легким диагностировать (и параметры блоков, чтобы вернуться), когда они сначала происходят. Нажмите кнопку — в крайне левом в панели инструментов визуализации — чтобы обновить содержимое визуализации, когда параметр изменится.

Панорамирование, вращайтесь, прокрутитесь, и изменение масштаба (в, или в область), чтобы лучше видеть необходимую область. Выберите стандартное представление, такое как передняя сторона, право, или верхняя часть, чтобы быстро выровнять камеру с осями системы координат. Ищите эти инструменты и представления в кнопках панели инструментов визуализации. (Наведите на кнопку для ее имени, если не уверенный в том, что она делает.)

Щелкните правой кнопкой по панели визуализации, чтобы видеть больше (контекстно-зависимых) опций. Используйте их, чтобы изменить цвет фона, установить ось, или разделить панель визуализации в мозаики (например, видеть луч от различных взглядов целиком).

Нажмите Apply или OK, чтобы передать любые изменения в модели. Обратите внимание на то, что закрытие диалогового окна, не нажимая ни одну кнопку заставит все изменения быть отброшенными.

Деформация под силой тяжести

Луч отвечает на силу тяжести, но только это задало в блоке Mechanism Configuration. Сила из-за блока Gravitational Field проигнорирована. Если, системой координат которого этот блок является частью, содержит блок Gravitational Field, луч ведет себя как будто в невесомости. Используя Flexible Beam и блоки Gravitational Field в той же системе координат заставляет Диагностическое Средство просмотра выдавать предупреждение компиляции.

Обратите внимание на то, что моделирование силы тяжести и с Mechanism Configuration и с Gravitational Field блокирует результаты в (более серьезной) ошибке компиляции. Симуляция больше не может затем запускаться, пока один источник силы тяжести не устраняется — путем установки силы тяжести на None в блоке Mechanism Configuration, например, или путем разъединения каждого блока Gravitational Field в системе координат.

Производительность симуляции

Гибкие лучи могут негативно повлиять на скорость симуляции модели. Чем больше из них там, тем медленнее симуляция становится. Для лучшей производительности используйте наименьшее количество гибких возможных лучей, избегая их, где деформация незначительна, и твердые тела достаточны. Дискретизируйте каждый луч только так точно, как вы должны, и экспериментировать с коэффициентом затухания, чтобы лучше сбалансировать точность симуляции со скорости симуляции.

Обратите внимание на то, что модели с гибкими лучами имеют тенденцию быть численно жесткими. Чтобы избежать проблем симуляции, рассмотрите использование жесткого решателя, такого как ode15s или ode23t. Жесткие решатели обозначаются как таковые в окне Configuration Parameters. Используя соответствующие допуски решателя — и относительный и абсолютный — может помочь ускорить симуляцию. Настройте эти параметры при необходимости, чтобы улучшать производительность симуляции.