Сферическое твердое тело

Твердотельный сферический элемент с геометрией, инерцией и цветом

Библиотека:
Элементы Simscape/Multibody/Body

Описание

Блок «Сферическое тело» представляет собой сферическую форму с центром геометрии, совпадающим с началом координат опорной рамки.

Блок «Сферическое тело» добавляет к присоединенному каркасу твердотельный элемент с геометрией, инерцией и цветом. Твёрдый элемент может быть простым жёстким телом или частью составного жёсткого тела - группы жёстко соединённых твёрдых тел, часто разделённых в пространстве путём жёстких преобразований. Объединение сферического тела и других твердотельных блоков с блоками жесткого преобразования для моделирования составного жесткого тела.

Параметры геометрии включают форму и размер. Можно выбрать из списка предустановленных фигур или импортировать пользовательскую фигуру из внешнего файла в формате STL или STEP. По умолчанию для всех форм, за исключением форм, полученных из STL, блок автоматически вычисляет массовые свойства твердого тела на основе заданной геометрии и массы или плотности массы. Этот параметр можно изменить в параметре «Инерция» > «Тип блока».

Опорная рамка кодирует положение и ориентацию твердого тела. В конфигурации по умолчанию блок предоставляет только опорную рамку. Интерфейс создания фреймов предоставляет средства для определения дополнительных фреймов на основе твердотельных геометрических элементов. Для доступа к этому интерфейсу нажмите кнопку Create в области Frames expandable.

Производные свойства

Вычисленные значения массовых свойств твердого тела можно просмотреть непосредственно в диалоговом окне блока. Установка для параметра «Инерция» > «Тип» значения Calculate from Geometry приводит к открытию блоком нового узла «Производные значения». Нажмите кнопку Обновить, расположенную под этим узлом, чтобы вычислить массовые свойства и отобразить их значения в полях под кнопкой.

Отображение производных значений

Область визуализации

Диалоговое окно блока содержит свертываемую панель визуализации. Эта панель обеспечивает мгновенную визуальную обратную связь с моделируемым телом. Используйте его для поиска и устранения любых проблем с формой и цветом твердого тела. Можно исследовать твердое тело с разных точек зрения, выбрав стандартный вид или повернув, панорамировав и увеличив размер твердого тела.

Нажмите кнопку Обновить визуализацию (Update Visualization), чтобы просмотреть последние изменения твердотельной геометрии на панели визуализации. Выберите Применить (Apply) или ОК, чтобы зафиксировать изменения в теле. Закрытие диалогового окна блока без предварительного нажатия кнопки «Применить» или «ОК» приводит к отмене этих изменений.

Твердотельная панель визуализации

Щелкните правой кнопкой мыши панель визуализации, чтобы получить доступ к контекстно-зависимому меню визуализации. В этом меню содержатся дополнительные параметры, позволяющие изменить цвет фона, разделить панель визуализации на несколько фрагментов и изменить соглашение о представлении с помощью параметра по умолчанию + Z up (XY Top).

Порты

Структура

развернуть все

`R` - Опорная рамка
структура

Локальная опорная рамка твердого тела. Эта рамка зафиксирована относительно твердотельной геометрии. Подключите этот порт к объекту рамы - порту, линии или соединению - для разрешения размещения опорной рамки в модели. Дополнительные сведения см. в разделе Работа с кадрами.

Параметры

развернуть все

Геометрия

`Radius` - Радиус сферы
`1 m` (по умолчанию) | скаляр с единицами измерения длины

Расстояние между центром сферы и ее поверхностью.

`Entire Geometry` - Экспорт истинной геометрии блока
`off` (по умолчанию) | `on`

Выберите «Вся геометрия», чтобы экспортировать истинную геометрию блока «Сферическое тело», который можно использовать для других блоков, например блока «Сила пространственного контакта».

Зависимости

Чтобы включить эту опцию, выберите «Вся геометрия» в разделе «Экспорт».

Инерция

`Type` - Инерционная параметризация для использования
`Calculate from Geometry` (по умолчанию) | `Point Mass` | `Custom`

Параметризация инерции для использования. Выбрать Point Mass для моделирования концентрированной массы с незначительной инерцией вращения. Выбрать Custom для моделирования распределенной массы с заданными моментами и произведениями инерции. Настройка по умолчанию, Calculate from Geometryпозволяет блоку автоматически вычислять свойства инерции вращения на основе геометрии твердого тела и заданной массы или плотности массы.

`Based on` - Параметр для расчета инерции базы на
`Density` (по умолчанию) | `Mass`

Параметр, используемый при расчете инерции. Блок получает тензор инерции из твердотельной геометрии и выбранного параметра. Использовать Density если свойства материала известны. Использовать Mass если известна общая масса твердого тела.

`Density` - Масса на единицу объема материала
`1000 kg/m^3` (по умолчанию)

Масса на единицу объема материала. Плотность массы может принимать положительное или отрицательное значение. Укажите отрицательную массовую плотность для моделирования эффектов пустоты или полости в твердом теле.

`Mass` - Общая масса твердого элемента
`1 kg` (по умолчанию) | скаляр с единицами измерения массы

Общая масса для атрибута твердотельного элемента. Этот параметр может быть положительным или отрицательным. Используйте отрицательное значение, чтобы зафиксировать эффект пустоты или полости в составном теле (состоящем из нескольких твердых тел и инерций), с осторожностью следя за тем, чтобы масса тела была положительной в целом.

`Custom: Center of Mass` - Координаты центра масс
`[0 0 0] m` (по умолчанию) | трехэлементный вектор с единицами измерения длины

Координаты [x y z] центра масс относительно системы координат блока. Центр масс совпадает с центром тяжести только в однородных гравитационных полях.

`Custom: Moments of Inertia` - Диагональные элементы тензора инерции
`[1 1 1] kgm^2` (по умолчанию) | трехэлементный вектор с единицами измерения массы длина

^ 2

Трехэлементный вектор с моментами инерции [_Ixx _Iyy _Izz], заданными относительно рамки с началом координат в центре масс и осями, параллельными системе координат блока. Моменты инерции - диагональные элементы тензора инерции

$(\begin{matrix} _{} \\ _{} \\ _{IxxIyyIzz} \end{matrix}),$

где:

$_{} \underset{Ixx=∫V}{} (^{} y2^{+} z2)$ дм
$_{} \underset{Iyy=∫V}{} (^{} x2^{+} z2)$ дм
$_{} \underset{Izz=∫V}{} (^{} x2^{+} y2)$ дм

`Custom: Products of Inertia` - Внедиагональные элементы тензора инерции
`[0 0 0] kgm^2` (по умолчанию) | трехэлементный вектор с единицами измерения массы длина

^ 2

Трехэлементный вектор с произведениями _{инерции [Iyz} _Izx _Ixy], заданными относительно рамы с началом координат в центре масс и осями, параллельными системе координат блока. Произведения инерции - внеканальные элементы тензора инерции

$(\begin{matrix} _{} & _{} \\ _{} & _{} \\ _{} & _{IxyIzxIxyIyzIzxIyz} \end{matrix}),$

где:

$_{} \underset{}{} Iyz=−∫Vyz дм$
$_{} \underset{}{} Izx=−∫Vzx дм$
$_{} \underset{}{} Ixy=−∫Vxy дм$

`Calculate from Geometry: Derived Values` - Отображение расчетных значений массовых свойств
кнопка

Отображение расчетных значений свойств массы тела - массы, центра масс, моментов инерции и произведений инерции. Нажмите кнопку «Обновить» для вычисления и отображения массовых свойств твердого тела. Нажмите эту кнопку после любых изменений параметров блока, чтобы убедиться, что отображаемые значения остаются текущими.

Центр масс разрешается в локальной системе координат твердого тела. Моменты и произведения инерции каждый разрешаются в инерционной рамке разрешения - рамке, оси которой параллельны осям опорной рамки, но начало которой совпадает с центром масс твердого тела.

Зависимости

Опция вычисления и отображения массовых свойств активна, если для параметра блока «Инерция» > «Тип» установлено значение Calculate from Geometry.

Графический

`Type` - Графика для использования при визуализации твердого тела
`From Geometry` (по умолчанию) | `Marker` | `None`

Выбор графики для использования при визуализации твердого тела. По умолчанию в качестве графики используется геометрия, заданная для твердого тела. Выбрать Marker для отображения простого графического маркера, такого как сфера или куб. Изменить этот параметр на None полностью исключить это твердое тело из визуализации модели.

`Marker: Shape` - форма маркера, назначаемого твердому телу;
`Sphere` (по умолчанию) | `Cube` | `Frame`

Форма маркера, с помощью которого можно визуализировать тело. Движение маркера отражает движение самого тела.

`Marker: Size` - Ширина маркера в пикселях
`10` (по умолчанию) | скаляр с единицами пикселей

Ширина маркера в пикселях. Эта ширина не масштабируется с помощью масштаба. Заметим, что видимый размер маркера частично зависит от разрешения экрана, с более высокими разрешениями, упаковывающими больше пикселей на единицу длины и, следовательно, создающими меньшие значки.

`Visual Properties` - Параметризация цвета и непрозрачности
`Simple` (по умолчанию) | `Advanced`

Параметризация для задания визуальных свойств. Выбрать Simple для задания диффузного цвета и непрозрачности. Выбрать Advanced для задания дополнительных визуальных свойств, таких как «Цвет пятна», «Цвет окружающей среды», «Цвет излучения» и «Блеск».

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Type значение From Geometry или Marker.

`Color` - Истинный цвет как вектор [R, G, B] в масштабе 0-1
`[0.5 0.5 0.5]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор со значениями, ограниченными 0-1

Цветовой вектор RGB с красным (R), зеленым (G) и синим (B) цветами, определенными в 0-1 масштабе. Палитра цветов обеспечивает альтернативные интерактивные средства задания цвета. При изменении параметра «Визуальные свойства» на Advancedцвет, указанный в этом параметре, становится вектором диффузного цвета.