File Solid

Твердый элемент со свойствами, выведенными из внешнего файла

Библиотека:
Элементы Simscape/Multibody/Body

Описание

Блок File Solid моделирует твердотельный элемент с геометрией, инерцией, цветом и системой координат, выведенной из внешнего файла. Файл должен быть из модели детали, что означает, что он содержит по крайней мере данные о твердой геометрии. Некоторые форматы могут предоставлять данные о цвете и инерции, хотя такие свойства могут быть заданы вручную, если это необходимо.

К числу поддерживаемых форматов относятся те, которые являются собственными для CATIA (V4, V5 и V6), Creo, Inventor, Unigraphics NX, Solid Edge, SolidWorks и Parasolid (все приложения CAD распространены в промышленности и научных кругах). К ним относятся CATPART, PRT, IPT, SLDPRT и X_T (и его двоичная версия X_B). Другие действительные форматы, не связанные с определенным приложением, но общие для 3-D моделирования, включают SAT (часто называемый ACIS), JT, STL и STEP.

(Файлы чертежей и сборок CAD, не содержащие необходимых данных для твердого элемента, не могут быть импортированы в блок.)

Расчеты инерции

Для файлов модели детали с данными плотности блок дает опцию (автоматически) задать массу, центр масс и тензор инерции тела от вычисления. Это поведение включено по умолчанию (через параметры Type и Based On под узлом Inertia, который в их исходных состояниях будет считываться Calculate from Geometry и Density from File).

Если импортированный файл не содержит данных плотности, необходимо задать его (или, что эквивалентно, массу) для вычислений, которые будут выполнены. Установите параметр Based On равным Custom Density или Custom Mass для ввода отсутствующих данных.

Кроме того, если у вас есть полные массовые свойства импортируемой детали - часто предоставляемые, для моделей CAD, самим приложением CAD - можно вводить их непосредственно как параметры блоков. Установите параметр Type инерции равным Custom в порядок для этого.

Обратите внимание, что система координат, в которой заданы моменты и продукты инерции, будет варьироваться среди приложений CAD. В этом блоке источник этой системы координат принято в центре масс (и ее осей, параллельных осям опорной системы координат). Эта система координат упоминается здесь как система координат разрешения инерции. (Центр масс, с другой стороны, задан в опорной системе координат.) Для получения дополнительной информации см. раздел «Задание пользовательских инерций».

Производные значения

Если массовые свойства вычисляются из геометрии, их значения можно просмотреть в диалоговом окне блока. Для этого разверните узел Derived Values под Inertia и нажмите Update. (Эта функция, так как она задана как вычисленные свойства, требует, чтобы установка Type инерции была Calculated from Geometry.) Если изменяется параметры блоков геометрии или инерции, нажмите кнопку Update еще раз, чтобы отобразить новые массовые свойства. Все значения указаны в единицах СИ длины (m) и масса (kg).

Твердая визуализация

Диалоговое окно блока содержит свертываемую панель визуализации. Эта панель обеспечивает мгновенную визуальную обратную связь о твердом теле, которое вы моделируете. Используйте его, чтобы найти и устранить любые проблемы с формой и цветом тела. Можно изучить твердое тело с разных ракурсов путем выбора стандартного вида или путем поворота, панорамирования и масштабирования твердого тела.

Нажмите кнопку Обновить визуализацию, чтобы просмотреть последние изменения стереометрии на панели визуализации. Выберите Apply или OK, чтобы зафиксировать изменения в твердом теле. Закрытие диалогового окна блока без предварительного выбора Apply или OK приводит к тому, что блок отменяет эти изменения.

Панель визуализации твердого тела

Щелкните правой кнопкой мыши панель визуализации, чтобы получить доступ к контекстно-зависимому меню визуализации. В этом меню предусмотрены дополнительные опции, чтобы можно было изменить цвет фона, разделить панель визуализации на несколько плиток и изменить вид представления из параметра +Z up (XY Top) по умолчанию.

Системы координат соединения

Как и большинство компонентов, твердое тело соединяется через системы координат, из которых у него есть по крайней мере одна. Система координат по умолчанию, который служит его ссылкой и связан с R портов, получает свой источник и оси от данных в импортированном файле. (Началом обычно является нулевая координата модели CAD или, если используется такая технология, сканирование 3-D, содержащееся в файле.)

Для тех случаев, когда опорная система координат плохо помещена для соединения или в которых требуется несколько систем координат соединения, блок поставляется с инструментом создания системы координат. Относитесь к этому инструменту как к интерактивной альтернативе блоку Rigid Transform (последнему - численное средство для добавления и перемещения, а также поворота систем координат, хотя и сохраняющее системы координат отдельно от твердого тела).

Можно создавать (и редактировать) системы координат, используя функции в качестве ограничений - размещение начала системы координат и ориентация осей системы координат вдоль выбранных вершин, ребер и граней. Можно также использовать источник опорной системы координат и ее оси, а также центр масс и основные оси инерции, чтобы задать новые системы координат. Каждая система координат добавляет в блок новый порт системы координат (его метка получена из имени, заданного на панели создания системы координат).

Чтобы создать или изменить систему координат, сначала разверните узел Frames в диалоговом окне блока. Нажмите кнопку для создания систему координат или кнопку для редактирования системы координат (если один, кроме системы координат, уже существует). Определения систем координат зависят от комбинации геометрии и данных инерции, поэтому необходимо предварительно импортировать файл геометрии детали. Если параметры блоков меняются, необходимо обновить панель визуализации (нажав кнопку) порядок создать или отредактировать систему координат.

Определение системы координат

Пользовательская система координат полностью определяется, когда ее источник и оси тоже. Из них оси требуют наибольшей осторожности. Необходимо задать две оси, одну первичную и одну вторичную. Основная ось определяет плоскость (нормальную к ней), на которой должны лежать другие оси. Вторичная ось является просто проекцией выбранного направления - оси или геометрической функции - на эту плоскость.

Оставшаяся (и не заданная) ось устанавливается путем требования, чтобы все три были перпендикулярны и упорядочены согласно правилу правой руки. Естественно, вторичная ось должна иметь вектор компонента, перпендикулярную основной оси. Если эти два параметра параллельны, система координат является недопустимым. Если система координат сохранена, ее ориентация устанавливается равной ориентации опорной системы координат.

Чтобы использовать геометрическую функцию для начала системы координат или определений осей:

На панели создания системы координат выберите переключатель Based on Geometric Feature.
На сплошной панели визуализации щелкните вершину, ребро или грань. При необходимости увеличьте изображение, чтобы точнее выбрать функцию.
Снова на панели создания системы координат нажмите кнопку Use Selected Feature.

Переменный MATLAB

В модели обычно параметризовать блоки с точки зрения переменного MATLAB. Вместо скаляра, вектора или строки, для примера, параметры блоков будет иметь в своем поле имя переменной. Переменная определяется в другом месте, часто в маске подсистемы или в рабочем пространстве модели, иногда путем ссылки на внешний файл M.

Этот подход подходит для сложных моделей, в которых несколько блоков должны иметь одно и то же значение параметров - общую плотность, скажем, или цвет, если он задан как вектор RGB. Когда затем изменяется определение переменного MATLAB, изменяются и все параметры блоков, которые от нее зависят. Рассмотрите использование переменного MATLAB здесь, если параметр, вероятно, будет совместно использоваться несколькими блоками в большой модели.

(Для простого примера с твердыми блоками, параметризованными в терминах переменных рабочей области, откройте sm_compound_body модель)

Экспорт свойств геометрии

Блок File Solid может сгенерировать представление выпуклой оболочки геометрии импортированного файла CAD в окружение Simscape Multibody. Эти геометрические данные могут использоваться для моделирования пространственных сил контакта.

Как показано на рисунке, выпуклой оболочке геометрия является приближением истинной геометрии. Обратите внимание, что блок вычисляет физические свойства, такие как масса и инерция, на основе его истинной геометрии.

Простая часть

Порты

Система координат

расширить все

`R` - Система координат
система координат

Система координат, которым можно соединить твердое тело в модели. Узел системы координат, с которым соединяется этот порт - обычно другой порт системы координат или соединение системы координат - определяет положение и ориентацию твердого тела относительно других компонентов. Добавьте блок Rigid Transform между портом и узлом, если системы координат, которые они представляют, должны быть смещены друг от друга.

Параметры

расширить все

Геометрия

`File Name` - Имя файла модели детали для импорта
пользовательский вектор символов

Имя и расширение файла модели детали для импорта. Если файл не указан в пути MATLAB, необходимо указать местоположение файла. Расположение файла может быть задано как абсолютный путь, начиная с корневой директории файловой системы - например, 'C:/Users/JDoe/Documents/myShape.STEP'. Он также может быть задан как относительный путь, начиная с папки на пути MATLAB - например, 'Documents/myShape.STEP'.

`Unit Type` - Источник для твердых геометрических модулей
`From File` (по умолчанию) | `Custom`

Источник модулей измерения стереометрии. Выберите From File использовать модули, заданную в импортированном файле. Выберите Custom для определения собственных модулей.

`Unit` - модули измерения длины, в которых координаты геометрии заданы в импортированном файле
`m` (по умолчанию) | `cm` | `mm` | `km` | `in` | `ft`

Модули измерения длины, в которых можно интерпретировать геометрию, заданную в файле геометрии. Изменение модулей изменяет шкалу импортированной геометрии.

`Convex Hull` - Сгенерируйте выпуклое представление корпуса истинной геометрии
`off` (по умолчанию) | `on`

Выберите Convex Hull, чтобы сгенерировать выпуклую оболочку представление истинной геометрии. Эта выпуклая оболочка может использоваться для контактов путем соединения блока Spatial Contact Force.

Зависимости

Чтобы включить эту опцию, выберите Convex Hull под Export.

Инерция

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

Используется параметризация инерции. Выберите Point Mass для моделирования концентрированной массы с незначительной инерцией вращения. Выберите Custom для моделирования распределенной массы с заданными моментами и продуктами инерции. Настройка по умолчанию, Calculate from Geometryпозволяет блоку автоматически вычислять свойства инерции вращения из стереометрии и плотности или массы.

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

Параметр для использования в вычислении инерции. Блок вычисляет тензор инерции из стереометрии и выбранного параметра.

Используйте настройку по умолчанию Density from File для расчета на основе плотности, полученной из импортированного файла. (Обратите внимание, что только некоторые форматы могут нести данные плотности. Из тех, что делают, только некоторые будут нести его на самом деле. Часто эти данные задаются в приложении CAD перед сохранением или экспортом файла модели детали.)

Использование Custom Density для определения плотности, отличной от плотности, полученной из импортированного файла. Использование Custom Mass чтобы вместо этого задать общую массу твердого тела.

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

Масса на модуль объема материала. Массовая плотность может иметь положительное или отрицательное значение. Задайте отрицательную плотность массы, чтобы смоделировать эффекты пустоты или полости в твердом теле.

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

Общая масса для атрибута твердому элементу. Этот параметр может быть положительным или отрицательным. Используйте отрицательное значение, чтобы захватить эффект пустоты или полости в составном теле (содержащем несколько твердых частиц и инерцию), будучи осторожным, чтобы убедиться, что масса тела на целом положительная.

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

[x y z] координаты центра масс относительно исходной системы координат блоков. Центр масс совпадает с центром тяжести только в равномерных гравитационных полях.

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

^ 2

Трехэлементный вектор с моментами инерции [_Ixx _Iyy _Izz], заданными относительно системы координат с источником в центре масс и осями, параллельными опорной системе координат блоков. Моменты инерции являются диагональными элементами тензора инерции

$(\begin{matrix} I_{x x} \\ I_{y y} \\ I_{z z} \end{matrix}),$

где:

$I_{x x} = \int_{V} (y^{2} + z^{2}) d m$
$I_{y y} = \int_{V} (x^{2} + z^{2}) d m$
$I_{z z} = \int_{V} (x^{2} + y^{2}) d m$

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

^ 2

Трехэлементный вектор с продуктами инерции [_Iyz _Izx _Ixy], заданной относительно системы координат с источником в центре масс и осями, параллельными опорной системе координат блоков. Продуктами инерции являются не диагональные элементы тензора инерции

$(\begin{matrix} I_{x y} & I_{z x} \\ I_{x y} & I_{y z} \\ I_{z x} & I_{y z} \end{matrix}),$

где:

$I_{y z} = - \int_{V} y z d m$
$I_{z x} = - \int_{V} z x d m$
$I_{x y} = - \int_{V} x y d m$

`Derived Values` - отображение вычисленных значений массовых свойств
кнопка

Отображение вычисленных значений твердых массовых свойств - массы, центра масс, моментов инерции и продуктов инерции. Нажмите кнопку Update, чтобы вычислить и отобразить массовые свойства тела. Нажмите эту кнопку после любых изменений параметров блоков, чтобы убедиться, что отображаемые значения все еще являются текущими.

Центр масс разрешается в локальной опорной системе координат тела. Моменты и продукты инерции разрешены в инерционной системе разрешения - системе координат, оси которой параллельны осям системы отсчета, но источник которой совпадает с центром масс твердого тела.

Зависимости

Опция для вычисления и отображения массовых свойств активна, когда для Inertia > Type параметров блоков задано значение Calculate from Geometry.

Графический

`Type` - графическое изображение для использования в визуализации твердого тела
`From Geometry` (по умолчанию) | `Marker` | `None`

Выбор графики для использования в визуализации твердого тела. График по умолчанию является геометрией, заданной для тела. Выберите Marker чтобы показать вместо этого простой графический маркер, такой как сфера или кубик. Измените этот параметр на None полностью исключить это твердое тело из визуализации модели.

`Marker: Shape` - Форма маркера для назначения твердому телу
`Sphere` (по умолчанию) | `Cube` | `Frame`

Форма маркера, посредством которой можно визуализировать твердое тело. Движение маркера отражает движение самого твердого тела.

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

Ширина маркера в пикселях. Эта ширина не масштабируется с уровнем масштаба. Обратите внимание, что очевидный размер маркера частично зависит от разрешения экрана с более высоким разрешением упаковки большего количества пикселей на единицу длины и, следовательно, получения меньших значков.

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

Параметризация для определения визуальных свойств. Выберите Simple для определения цвета и непрозрачности. Выберите Advanced чтобы добавить зеркальные подсветки, окружающие тени и эффекты самосвета. Выберите From File если импортированный файл имеет данные о цвете, и вы хотите использовать его в модели.

(Только некоторые форматы файлов разрешают использование цветовых данных. В тех, кто это делает, эти данные часто являются необязательными. Если ваш файл не задает цвет, твердое тело приобретет серый оттенок (твердый цвет по умолчанию). Выберите другую параметризацию, чтобы настроить цвет в таких случаях.)

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

Вектор цвета RGB с красным (R), зеленым (G) и синим (B) количеством цвета, заданным в 0-1 шкале. Палитра цветов предоставляет альтернативное интерактивное средство определения цвета. Если вы измените настройку Visual Properties на Advancedцвет, заданный в этом параметре, становится вектором- Diffuse Color.