Гибкое тело на основе модели уменьшаемого порядка
Simscape / Мультитело / Элементы Тела / Гибкие Тела
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 начать 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.
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.
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.
Чтобы задать характеристики затухания гибких тел, этот блок поддерживает три метода затухания: пропорциональное затухание, универсальное модальное затухание и затухание матричных методов. Для большей информации смотрите Затухание.
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 эффективность 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.