Гибкое тело на основе модели пониженного порядка
Simscape/Multibody/Элементы тела/Гибкие тела
Блок Reduced Order Flexible Solid моделирует деформируемое тело произвольной геометрии на основе модели пониженного порядка.
A reduced-order model является вычислительно эффективной моделью, которая характеризует механические свойства гибкого тела при малых деформациях. Основные данные, импортированные из модели пониженного порядка, включают:
Список тройных координат, которые определяют положение всех исходных систем координат интерфейса относительно общей системы отсчета. См. Интерфейсные системы координат.
Симметричная матрица жесткости, которая описывает свойства упругости гибкого тела. См. Матрица жесткости.
Симметричная большая матрица, которая описывает инерционные свойства гибкого тела. См. 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 пониженного порядка, требуемые этим блоком. Для примера с помощью Partial Differential Equation Toolbox™ можно начать с геометрии CAD вашего компонента, сгенерировать конечноэлементный mesh, применить метод подструктуры Craig-Bampton FEA и сгенерировать модель пониженного порядка. Для получения дополнительной информации смотрите Модель Руки Ковша Экскаватора как Гибкого Тела.
Блок, модель пониженного порядка и геометрия CAD должны использовать согласованную общую опорную систему координат. Эта локальная система координат определяет x, y и z направления, используемые для определения относительного положения всех точек тела. Опорная система координат также задает направления степеней свободы малой деформации (перемещений и вращений), сопоставленных с каждой системой координат.
Ваша модель пониженного порядка должна содержать по крайней мере один граничный узел. Каждый пограничный узел определяет местоположение системы координат интерфейса, где гибкое тело соединяется с другими элементами Simscape Multibody, такими как соединения, ограничения, силы и датчики. Вы задаете граничные узлы в модели пониженного порядка в том же порядке, как соответствующие системы координат интерфейса на блоке.
Каждый пограничный узел должен внести шесть степеней свободы в модель пониженного порядка. Степени свободы для i узла должны быть сохранены в порядке
Ui = [Txi, Tyi, Tzi, Rxi, Ryi, Rzi],
где:
Txi, Tyi и Tzi являются поступательными степенями свободы по x, y и z направлениям.
Rxi, Ryi и Rzi являются вращательными степенями свободы вокруг x, y и z осей.
Ваша модель может также включать дополнительные степени свободы, D1, D2, ⋯, Dm, которые соответствуют сохраненным нормальным способам вибрации.
Количество степеней свободы определяет размер жесткости и больших матриц. В гибком теле с n граничными узлами и m модальными степенями свободы эти матрицы имеют r = 6 n + m строки и столбцы. Порядок строк и столбцов должен соответствовать порядку степеней свободы :
U reduced = [U1, U2, ⋯, Un, D1, D2, ⋯, Dm].
Чем больше степеней свободы в модели, тем больше матрицы, которые описывают гибкое тело, и тем медленнее симуляция.
Чтобы задать характеристики демпфирования гибких тел, этот блок поддерживает три метода демпфирования: пропорциональное демпфирование, равномерное модальное демпфирование и методы демпфирования матрицы. Для получения дополнительной информации см. Раздел Демпфирование.
Гибкие тела могут увеличить числовую жесткость модели мультитела. Чтобы избежать проблем с симуляцией, используйте жесткий решатель, такой как ode15s или ode23t.
Демпфирование может значительно повлиять на эффективность симуляции. Для примера при моделировании тела с небольшим или отсутствием демпфирования нежелательные высокочастотные режимы в отклике могут замедлить симуляцию. В этом случае добавление небольшого количества демпфирования может улучшить скорость симуляции, не оказывая существенного влияния на точность модели.
