Reduced Order Flexible Solid
Гибкое тело на основе модели уменьшаемого порядка
Описание
Блок Reduced Order Flexible Solid моделирует деформируемое тело произвольной геометрии на основе модели уменьшаемого порядка.
reduced-order model является в вычислительном отношении эффективной моделью, которая характеризует механические свойства гибкого тела при маленьких деформациях. Основные данные, импортированные из модели уменьшаемого порядка, включают:
Список координаты утраивается, которые задают положение всех интерфейсных систем координат относительно системы координат общей ссылки. Смотрите Интерфейсные Системы координат.
Симметричная матрица жесткости, которая описывает свойства упругости гибкого тела. Смотрите Матрицу Жесткости.
Симметричная большая матрица, которая описывает инерционные свойства гибкого тела. Смотрите Большую матрицу.
Если у вас уже есть подробная Модель CAD компонента в модели Simscape™ Multibody™, можно использовать инструменты анализа конечных элементов (FEA), чтобы сгенерировать данные уменьшаемого порядка, требуемые этим блоком. Например, с Partial Differential Equation Toolbox™, можно запустить с геометрии CAD компонента, сгенерировать mesh конечного элемента, применить FEA Craig-Бамптона подструктурирование метода и сгенерировать модель уменьшаемого порядка. Для получения дополнительной информации см. Модель Рука Красильщика Экскаватора как Гибкое Тело.
Система координат общей ссылки
Блок, модель уменьшаемого порядка и геометрия CAD должны использовать сопоставимую систему координат общей ссылки. Эта система координат локальной ссылки задает x, y, и направления z раньше задавали относительное положение всех точек в теле. Система координат также задает направления степеней свободы маленькой деформации (переводы и вращения) сопоставленный с каждой интерфейсной системой координат.
Требования модели уменьшаемого порядка
Ваша модель уменьшаемого порядка должна содержать по крайней мере один граничный узел. Каждый граничный узел определяет местоположение интерфейсной системы координат, где гибкое тело соединяется с другими элементами Simscape Multibody, такими как соединения, ограничения, силы и датчики. Вы задаете граничные узлы в модели уменьшаемого порядка в том же порядке как соответствующие интерфейсные системы координат на блоке.
Каждый граничный узел должен внести шесть степеней свободы в модель уменьшаемого порядка. Степени свободы для узла i должны быть сохранены в порядке
Ui = [Txi, Tyi, Tzi, Rxi, Ryi, Rzi],
где:
Txi, Tyi и Tzi являются поступательными степенями свободы вдоль x, y и направлений z.
Rxi, Ryi и Rzi являются вращательными степенями свободы о x, y и осях z.
Ваша модель может также включать дополнительные степени свободы, D1, D2, ⋯, Dm, которые соответствуют сохраненным нормальным режимам вибрации.
Количество степеней свободы определяет размер жесткости и больших матриц. В гибком теле с граничными узлами n и m модальные степени свободы, эти матрицы имеют r = 6n + строки и столбцы m. Порядок строк и столбцов должен соответствовать порядку степеней свободы:
Ureduced = [U1, U2, ⋯, Un, D1, D2, ⋯, Dm].
Чем больше степеней свободы в модели, тем больше матрицы, которые описывают гибкое тело и медленнее симуляция.
Затухание
Чтобы задать характеристики затухания гибкого тела, вы можете:
Примите пропорциональную модель затухания, где матрица затухания равна продукту матрицы жесткости и постоянного затухания. Для этой модели затухания коэффициенты затухания, сопоставленные с режимами вибрации, увеличиваются с частотой.
Обеспечьте явную матрицу затухания, которую вы вычислили с жесткостью и большими матрицами. Например, можно использовать эту опцию, чтобы задать модальную модель затухания для гибкого тела.
Смоделируйте незатухающее гибкое тело.
Производительность симуляции
Гибкие тела могут увеличить числовую жесткость модели мультитела. Чтобы избежать проблем симуляции, используйте жесткий решатель, такой как ode15s или ode23t.
Затухание может значительно влиять на производительность симуляции. Например, при моделировании тела с минимальным затуханием, нежелательные высокочастотные режимы в ответе могут замедлить симуляцию. В этом случае добавление небольшого количества затухания может улучшить скорость симуляции, значительно не влияя на точность модели.
Порты
Система координат
развернуть все
F1, F2..., Fn — Интерфейсные системы координат
система координат
Системы координат, которые соединяют гибкое тело с моделью. Каждая интерфейсная система координат соответствует граничному узлу в модели уменьшаемого порядка. Интерфейсные системы координат позволяют вам соединять гибкое тело с другими элементами Simscape Multibody, такими как соединения, ограничения, силы и датчики. Не требуется, что все порты системы координат соединяются.
Параметр Number of Frames управляет количеством интерфейсных портов системы координат на блоке. Этот номер должен соответствовать, количество граничных узлов, заданных в исходной модели конечного элемента раньше, генерировало модель уменьшаемого порядка.
В параметре Origins задайте источник для каждой интерфейсной системы координат относительно системы координат общей ссылки.
Оси интерфейсных систем координат всегда выравниваются с осями системы координат. Если вы требуете интерфейсной системы координат с различной ориентацией, присоединяете блок Rigid Transform непосредственно к порту системы координат.
Параметры
развернуть все
Модульная система
Unit System — Стандартные или пользовательские модули для длины, массы, и время
SI (m, kg, s) (значение по умолчанию) | CGS (cm, g, s) | English (ft, slug, s) | Custom
Система модулей, в которых можно выразить длину, массу, время и другие производные единицы меры, используемой во всех параметрах блоков. Угловая мера всегда находится в радианах.
| Модульная система | Основные единицы | Выбранные производные единицы |
|---|
| Длина | Масса | Время | Сила | Напряжение и давление | Плотность |
|---|
SI | m | kg | s | N = kg · m/s2 | Па = kg / (m · s2 | кг/м3 |
CGS | cm | g | s | dyn = g · cm/s2 | Ba = g / (cm · s2 | g/cm3 |
English | ft | краткий заголовок | s | lbf = краткий заголовок · ft/s2 | отложите / (ft · s2 | slug/ft3 |
Чтобы задать единицы длины, масса, и время индивидуально, выбирает Custom. Например, предположите, что вы задаете пользовательскую модульную систему с mm для длины, t для массы и s в течение времени. Производные единицы включают N = t · mm/s2 для силы, MPa = t / (мм · s2) для напряжения и давления и t/mm3 для плотности.
Length Unit — Единица измерения для длины
m (значение по умолчанию) | cm | mm | km | in | ft | yd | mi
Единица измерения, в которой можно выразить длину.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Unit System на Custom.
Mass Unit — Единица измерения для массы
kg (значение по умолчанию) | g | t | lbm | slug
Единица измерения, в которой можно выразить массу.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Unit System на Custom.
Time Unit — Единица измерения в течение времени
s (значение по умолчанию) | ms | min | hr
Единица измерения, в которой можно выразить время.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Unit System на Custom.
Геометрия
File Name — Путь файла геометрии CAD
пользовательский вектор символов
Путь файла CAD, который задает недеформированную геометрию тела, заданную как пользовательский вектор символов. Файл может быть в одном из этих форматов:
КАТЯ
Creo
Изобретатель
JT
NX
Паратело
SAT (ACIS)
Твердое ребро
SolidWorks
Шаг
STL
Путь может быть абсолютным, начинающий с корневой папки или родственника, начинающего с папки на пути MATLAB®.
Файл CAD должен задать геометрию гибкого тела при помощи той же системы координат как модель уменьшаемого порядка.
Определение файла геометрии CAD является дополнительным. Если вы не задаете файл, Mechanics Explorer не использует гибкое тело от визуализации модели.
Unit Type — Источник единицы длины для геометрии
From File (значение по умолчанию) | From Unit System
Источник единицы длины для геометрии тела тела.
Чтобы использовать модуль, заданный в импортированной геометрии CAD, выберите From File.
Чтобы использовать модуль, заданный в параметрах Unit System, выберите From Unit System. Выберите эту опцию, если ваш формат файла геометрии CAD не обеспечивает единицы длины.
Интерфейсные системы координат
Number of Frames — Количество портов системы координат
1
Количество интерфейсных портов системы координат. Этот номер должен соответствовать, количество граничных узлов, заданных в исходной модели конечного элемента раньше, генерировало модель уменьшаемого порядка. Задайте этот параметр при помощи положительного целочисленного литерала. Переменные или выражения не поддержаны.
Origins — Декартовы координаты интерфейсных систем координат
[0 0 0]
Декартовы координаты всех интерфейсных систем координат, заданных как матрица с одной системой координат на строку. Этот параметр указывает, что положение граничных узлов, заданных в исходной модели конечного элемента раньше, генерировало модель уменьшаемого порядка. Все координаты должны быть относительно системы координат общей ссылки.
Уменьшаемые матрицы порядка
Stiffness Matrix — Матрица жесткости из модели уменьшаемого порядка
[] (значение по умолчанию) | r-by-r матрица
Матрица жесткости из модели уменьшаемого порядка. Матрица жесткости является симметрической матрицей, которая описывает свойства упругости гибкого тела. В гибком теле с граничными узлами n и m динамические режимы деформации, матрица жесткости имеет r = 6n + строки и столбцы m.
Mass Matrix — Большая матрица из модели уменьшаемого порядка
[] (значение по умолчанию) | r-by-r матрица
Большая матрица из модели уменьшаемого порядка. Большая матрица является симметрической матрицей, которая описывает инерционные свойства гибкого тела. В гибком теле с граничными узлами n и m динамические режимы деформации, большая матрица имеет r = 6n + строки и столбцы m.
Затухание
Type — Тип затухания входа
Proportional (значение по умолчанию) | Damping Matrix | None
Тип затухания входа.
Чтобы принять пропорциональную модель затухания, где матрица затухания равна продукту матрицы жесткости и постоянного затухания, выберите Proportional. Для этой модели затухания коэффициенты затухания, сопоставленные с режимами вибрации, увеличиваются с частотой.
Чтобы использовать матрицу затухания уменьшаемого порядка, которую вы вычислили с жесткостью и большими матрицами, выберите Damping Matrix. Например, можно использовать эту опцию, чтобы задать модальную модель затухания для гибкого тела.
Чтобы смоделировать незатухающее гибкое тело, выберите None.
Затухание может влиять на производительность симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Затухание.
Damping Constant (beta) — Коэффициент для пропорциональной модели затухания
0.001
Скалярный коэффициент матрицы жесткости. Когда вы выбираете пропорциональную модель затухания, блок использует матрицу затухания, равную продукту матрицы жесткости и этого постоянного затухания. Чем больше постоянное затухание, тем быстрее затухание колебаний.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Type на Proportional.
Damping Matrix — Матрица затухания уменьшаемого порядка
[] (значение по умолчанию) | r-by-r матрица
Матрица затухания уменьшаемого порядка. Матрица затухания является симметрической матрицей, которая описывает свойства затухания гибкого тела. В гибком теле с граничными узлами n и m динамические режимы деформации, матрица затухания имеет r = 6n + строки и столбцы m.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Type на Damping Matrix.
Графический
Type — Графический, чтобы использовать в визуализации
Partitioned Geometry (значение по умолчанию) | None
Графический, чтобы использовать в визуализации гибкого тела.
Чтобы разделить геометрию тела в твердые разделы, которые могут отклонить друг относительно друга, выберите Partitioned Geometry. Гибкое тело разделено на твердые разделы, которые свободны перемещаться друг относительно друга. Разделы сделаны между интерфейсными системами координат так, чтобы каждая точка тела принадлежала твердому разделу, сопоставленному с самой близкой системой координат.
Чтобы не использовать гибкое тело от визуализации модели в Mechanics Explorer, выберите None.
Visual Properties — Параметризация для цвета и непрозрачности
From File (значение по умолчанию) | Advanced | Simple
Параметризация для определения визуальных свойств.
Чтобы использовать цветные данные из импортированного файла геометрии CAD, выберите From File. Не все форматы файлов позволяют цветные данные. В форматах, которые позволяют цветные данные, те данные являются часто дополнительными. Если ваш файл не задает цвет, тело представляется в сером.
Чтобы задать только цвет и непрозрачность, выберите Simple.
Чтобы добавить зеркальные подсветки, окружающие тени и эффекты самоосвещения, выбирают Advanced.
Simple: Color — Истинный цвет как [R, G, B] вектор по шкале 0–1
[0.5 0.5 0.5]
Цветной вектор RGB с красным (R), зеленый (G), и синий (B), окрашивает суммы заданными по шкале 0–1. Палитра цветов предоставляет альтернативе интерактивные средние значения определения цвета. Если вы изменяете настройки Visual Properties к Advanced, цвет, заданный в этом параметре, становится вектором Diffuse Color.
Simple: Opacity — Поверхностная непрозрачность как скалярный номер по шкале 0–1
1.0
Графическая непрозрачность задана по шкале 0–1. Непрозрачность 0 соответствует абсолютно прозрачной графике и непрозрачности 1 к абсолютно непрозрачной диаграмме.
Advanced: Diffuse Color — Истинный цвет как [R, G, B] вектор по шкале 0–1
[0.5 0.5 0.5]
Истинный цвет под прямым белым светом, заданным как [R, G, B] или [R, G, B] вектор по шкале 0–1. Дополнительный четвертый элемент задает цветную непрозрачность также по шкале 0–1. Исключение элемента непрозрачности эквивалентно определению значения 1.
Advanced: Specular Color — Цвет подсветки как [R, G, B] вектор по шкале 0–1
[0.5 0.5 0.5 1.0]
Цвет зеркальных подсветок, заданных как [R, G, B] или [R, G, B] вектор по шкале 0–1. Дополнительный четвертый элемент задает цветную непрозрачность. Исключение элемента непрозрачности эквивалентно определению значения 1.
Advanced: Ambient Color — Цвет тени как [R, G, B] вектор по шкале 0–1
[0.15 0.15 0.15 1.0]
Цвет зон молчания в рассеянном рассеянном свете, заданном как [R, G, B] или [R, G, B] вектор по шкале 0–1. Дополнительный четвертый элемент задает цветную непрозрачность. Исключение элемента непрозрачности эквивалентно определению значения 1.
Advanced: Emissive Color — Цвет самоосвещения как [R, G, B] вектор по шкале 0–1
[0.0 0.0 0.0 1.0]
Поверхностный цвет из-за сам освещение, заданное как [R, G, B] или [R, G, B] вектор по шкале 0–1. Дополнительный четвертый элемент задает цветную непрозрачность. Исключение элемента непрозрачности эквивалентно определению значения 1.
Advanced: Shininess — Подсветите резкость как скалярный номер по шкале 0–128
75
Резкость зеркальных легких отражений, заданных как скалярный номер по шкале 0–128. Увеличьте значение блеска для меньших но более резких подсветок. Уменьшите значение для больших но более сглаженных подсветок.
Расширенные возможности
Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.
Введенный в R2019b
