Modelarea proceselor fizice.
Un program foarte distractiv care vă permite să simulați tot felul de sisteme și situații mecanice în spațiu bidimensional, cu mișcări simple ale mouse-ului.
Shakespeare a spus odată: „Toată lumea este o scenă, iar oamenii din ea sunt actori”. Asta dacă plecăm de la poziția unui mod de gândire artistic. Dacă priviți lumea din punct de vedere științific, îl puteți parafraza pe marele dramaturg: „Toată lumea este natură, iar oamenii sunt obiecte în ea” :). Ce legătură are natura cu ea? Da, în ciuda faptului că în greacă „natura” este „physis”, și de aici și numele științei principale a tuturor lucrurilor - "fizică".
Fenomenele fizice ne înconjoară încă din copilărie și fiecare copil mai devreme sau mai târziu are diverse întrebări: „De ce strălucește soarele de ce plouă mereu pe podea și nu atârnă în aer? Și pe măsură ce copilul crește, încercând să obțină răspunsuri la aceste întrebări, folosind metoda „poke-ului științific”, el învață despre lumea din jurul lui și legile existenței ei. Dar astfel de experimente nu se termină întotdeauna fără durere.
Tocmai pentru a putea in siguranta, pentru copil si pentru lumea din jurul lui :), simuleaza orice proces fizic as recomanda sa folosesti programul Phun.
Versiunea 5.28, disponibilă în prezent, este un mediu de modelare mecanică destul de frumos proiectat. În ciuda aparentei frivolități (programul este conceput sub forma unui desen al unui copil), Phun- simulează destul de plauzibil condiții fizice reale (puteți simula situații în condiții antigravitaționale, în aer și spațiu fără aer etc.).
Instalarea programului de simulare a proceselor mecanice Phun
Dar despre toate la rândul lor. Acum vom instala și vom încerca să înțelegem programul. Pentru a face acest lucru, descărcați distributia instalatiei Phun, rulați programul de instalare și așteptați ca totul să se instaleze :). Voi face o rezervare imediat dacă ai calculator vechi cu o placă video destul de slabă, atunci Phunîn acest caz va încetini vizibil. Deși pretinde că acceptă (deși versiunea anterioară 4) plăci video cu 32 MB de memorie, pe computerul meu cu 128 MB programul a înghețat uneori destul de vizibil. Cred că cea mai buna varianta va fi de aproximativ 256 MB.
În timp ce vorbeam, Phun deja instalat și dornic de lansare. Nu știu dacă acesta este o eroare în program sau o problemă cu sistemul meu în special, dar când am fost de acord să lansez programul imediat după instalare, acesta m-a înjurat și a refuzat să pornească. A trebuit sa il pornesc manual (a pornit fara probleme :)).
Rusificarea programului
În fața noastră este o fereastră de program cu un proiect de bun venit:
Programul implicit este engleza, dar în cea de-a cincea versiune a apărut și localizarea în limba rusă. La Rusifică Phun, accesați meniul "Fişier" iar la un moment dat „Schimbați limba” selectați opțiunea "rus". Gata!
Acum că avem de-a face cu versiunea rusă, să ne uităm la controale program.
Interfața programului
În partea de sus vedeți un ușor stilizat, dar familiar din alte aplicații bara de meniu.
Meniu "Fişier" vă permite să personalizați o scenă pentru un proiect (salvare, ștergere), să încărcați sau să creați o scenă nouă, să schimbați limba, să schimbați vizualizarea, să verificați actualizările, să descărcați scene suplimentare sau să cumpărați versiunea completă(deși de ce, dacă cel gratuit este suficient).
Meniu "Unelte", "Controla"și vă permit să ascundeți sau să afișați filele de program corespunzătoare.
Aici sunt adunate toate dispozitivele cu care vom crea obiectele de care avem nevoie pentru experiment. Întregul panou este împărțit în trei zone: în prima zonă există instrumente pentru mutarea obiectelor, în a doua - pentru desen, iar în a treia - pentru introducerea mecanismelor. Să le privim în ordine.
Primul panou deschide instrumentul "Mişcare", care ne permite să deplasăm orice obiecte în plan orizontal și vertical. Instrument "Mână" servește și pentru mișcare, dar își poate îndeplini funcția într-un experiment care se desfășoară deja. Instrument "Rotaţie" necesare pentru a roti obiectele în jurul centrului lor de greutate sau atașamentului. Instrument "Scară" vă permite să redimensionați orice obiect. "Cuţit"- este destinat împărțirii oricărui obiect în părți și funcționează atât în modul de pregătire a experimentului, cât și în modul de redare.
ÎN panouri de desen primul instrument - "Poligon". Cu ajutorul acestuia, puteți desena orice figură cu mână liberă sau chiar poligon (pentru a face acest lucru, apăsați și mențineți apăsat Tasta Shift a trasa o linie dreaptă). Instrument "Perie" vă permite să desenați manual orice linii, forme și obiecte. "Dreptunghi" ne ajută să desenăm un dreptunghi sau un pătrat clar (și apăsând Shift) și cu instrumentul "Cerc" Puteți desena oricând un cerc uniform. Urmează trei instrumente specializate "Unelte", "Avion"Şi "Lanţ". Toți își creează obiectele în consecință.
Al treilea panou destinate și creării de obiecte speciale cu caracteristici fizice proprii. Iată instrumentele "Primăvară", "Fixare", "Axă"Şi "Urmări". Scopul primelor trei, cred, nu trebuie explicat, dar ultimul servește la afișarea urmei inerțiale din mișcarea oricărui obiect de care este atașată unealta (vezi exemplul Cicloid).
Aici vedem ceva similar cu panoul de control al unui player standard. Sunt butoane aici verso(anulați/refaceți) și "juca"(în consecință, rulați experimentul).
Urmează un glisor de scară și două butoane de navigare. Scala în interior Phun poate fi schimbat în trei moduri: prin mișcarea glisorului, ținând apăsat butonul din stânga mouse-ul pe butonul (+/-) sau rotița mouse-ului când se află deasupra câmpului de experiment. Butonul săgeată este folosit pentru a vă deplasa în câmpul de lucru. Apăsați și mențineți apăsat și mișcați mouse-ul. Deși, după părerea mea, este mai convenabil să faci același lucru ținând apăsat butonul mouse-ului oriunde pe câmpul de lucru.
Ultimele două butoane de pe panoul de control sunt folosite pentru a crea imponderabilitate și spațiu fără aer. În mod implicit, gravitația corespunde valorii actuale de 9,8 m/s 2, iar forța de rezistență a aerului este 1. Dar aceste valori pot fi modificate cu ușurință în „Setări”în submeniu "Simulator". Acolo puteți seta și viteza de simulare (implicit - 1).
Înainte de a începe să vă creați propriile scene, ar trebui să luați în considerare încă un detaliu important de control - meniul contextual.
ÎN Phun Meniul contextual este întotdeauna vizibil pentru dvs. și puteți modifica cu ușurință proprietățile oricărui obiect în timp real. În forma sa cea mai generală, este afișat meniul contextual pentru zona de lucru. Aici putem personaliza aspectul scenei, putem adăuga unul dintre obiectele gata făcute din care să alegem și putem schimba culoarea de fundal.
Pentru fiecare obiect nou, funcțiile vor fi extinse, completate de lucruri precum clonarea, acțiunile, selecția materialului, ajustarea conturului etc.
Acum suntem gata să lucrăm cu Phun, și mai întâi îmi propun să efectuăm un mic experiment pentru a verifica dacă funcționează în program legea gravitației universale.
Primul experiment
Pentru a face acest lucru în meniu "Fişier" hai sa alegem „O nouă etapă”și desenați un plan orizontal (0°). Acum vom agăța două corpuri, unul mai mare și unul mai mic, la aceeași înălțime (pentru distracție, am făcut mingea mică din metal și cea mare din sticlă).
Totul este gata pentru experiment, tot ce rămâne este să faceți clic pe „Începeți!” După cum vedem, ambele corpuri au zburat cu aceeași viteză. Singurul dezavantaj a fost că bila de sticlă nu s-a spart: ((s-a dovedit nefiresc). În caz contrar, corpurile s-au comportat așa cum ar trebui să fie analogii lor reali.
Manipularea mai complexă a corpurilor și a lichidelor
Să complicăm experimentul adăugând apă în loc de o suprafață solidă pe care aterizează corpurile.
Să punem doi stâlpi (dreptunghiuri) și să-i fixăm ferm. Acesta va fi un recipient pentru apa noastră. Acum să „turnăm” apa însăși în ea. Pentru a crea apă, trageți un obiect mare între stâlpi și apoi în el meniul contextual selectați în „Acțiuni” paragraf „Transformă-te în apă”.
Gata! Puteți rula experimentul.
Scene gata
Revizuirea programului ar fi incompletă dacă nu aș menționa că pt Phun sunt multe scene gata făcute. Câteva dintre ele sunt disponibile dacă faceți clic pe meniu "Fişier" buton „Scena deschisă”. Dacă acest lucru nu este suficient pentru dvs., puteți oricând să descărcați mii de altele de pe Internet. Destul în același meniu "Fişier" selectați elementul „Descărcați mai multe scene”.
Vă doresc succes creativ și experimente mereu reușite:)!
P.S. Acest articol este destinat distribuției gratuite. Sunteți binevenit să îl copiați păstrând în același timp calitatea de autor. Ruslan Tertișni si toata lumea P.S. și P.P.S.
P.P.S. Dacă v-a plăcut acest program, atunci vă sfătuiesc să fiți atenți la altul la fel de interesant. Program Începuturile electronicii vă va permite să simulați procese reale într-o varietate de scheme electrice, pe care le creezi!
Trebuie remarcat faptul că pentru fiecare dintre proiectele dvs. din aplicație „ Simularea mecanismelor cinematice” se recomanda formarea in prealabil un director separat. Apoi, în interiorul acestui director, pe măsură ce analiza progresează, se va forma un alt director auxiliar - așa-numitul Dosar de simulare(Fig. 4).
În interiorul acestui folder de simulare, sistemul va plasa mai multe fișiere auxiliare în timpul analizei (Fig. 5). În general, întregul proiect ar trebui să fie stocat într-un director separat. La începutul proiectului va trebui să construiți static asamblarea viitorului mecanism. Adică, toate părțile mecanismului viitor ar trebui să fie situate una față de alta, așa cum este cazul într-un mecanism real (Fig. 2). În acest caz, desigur, va trebui mai întâi să aplicați toate detaliile construi restricții
(Fig. 6). După construirea unui ansamblu static, trebuie să vă asigurați că salvați ansamblul construit în mod obișnuit.!!
Mai târziu, vom efectua o a doua salvare.
În același timp, trebuie să înțelegeți clar că în procesul analizei noastre puteți fi alternativ, după cum este necesar: comutați din modul (din aplicație)
În același timp, trebuie să înțelegeți clar că în procesul analizei noastre puteți fi alternativ, după cum este necesar: Și în mod
Două moduri de funcționare în timpul analizei După construirea și salvarea ansamblului static, ar trebui pentru prima dată comutați din modul (din aplicație) Modelare
la mod (la aplicație)
Simularea mecanismelor cinematice
Adică, în timpul muncii dvs. veți putea comuta în mod repetat și reveni de la un mod la altul. Odată ce ești în modul Simularea mecanismelor cinematice
, veți observa imediat noile bare de instrumente (Fig. 7). comutați din modul (din aplicație) Ne vom uita la multe dintre comenzile de pe aceste panouri mai detaliat mai târziu, dar deocamdată observați cum diferă barele de instrumente în moduri. Şi
Simularea mecanismelor cinematice.
Conversia constrângerilor de asamblare în perechi cinematice Probabil vă amintiți că în cinematică, părțile individuale ale unui mecanism sunt conectate între ele folosind perechi cinematice , sau conexiuni tip: articulație rotativă, articulație cilindrică, articulație sferică, glisor
etc. Prin urmare, după ce treceți la modul Simularea mecanismelor cinematice, va trebui să le convertiți pe cele existente limitări de construcție statică V perechi cinematice , sau. comunicatii Dacă la un moment dat nu ați creat restricții de asamblare, atunci acum perechi cinematice
va trebui să-l creați singur de la zero. Mai târziu vei afla că transformarea limitări de construcție statică V limitări de construcție statică
efectuate automat sau manual. În primele exemple simple vom efectua această conversie manual. Dar într-o situație în care există multe restricții de asamblare (50 de bucăți sau mai mult, Fig. 8), puteți utiliza și conversia automată. Adevărat, atunci va trebui să verificați din nou câteva perechi cinematice! Postări care descriu lucrul cu alte subsisteme, în conformitate cu
ciclu de viață
2. ;
3. ;
4. .
sisteme:
===
1. acest post;
Pentru a crea acest material a fost folosit mediul MATLAB versiunea 2013b.
În această postare vom învăța cum să creăm un model mecanic al eleronului. La finalul postării găsești un videoclip care arată tot ce se discută în postare. Postarea în sine este potrivită ca instrucțiune de acțiune: folosind-o, puteți repeta încet tot ce se spune în videoclip. Pentru a face acest lucru, veți avea nevoie de următoarele materiale:
- model de eleron în SimMechanics.
Recomand să verificați postarea.
Sistemul simulat arată așa cum se arată în Fig. 1.
Orez. 1. Sistem modelat.
Eleronul trebuie să se rotească la un anumit unghi. Pentru a întoarce eleronul, o conexiune mecanică se poate comprima și extinde. Sistemul trebuie să se rotească în aproximativ două puncte pentru ca o astfel de mișcare să fie posibilă. Intenționăm să creăm un model de sistem mecanic în Simulink folosind produsul SimMechanics.
Modelul pe care dorim să-l creăm este prezentat în Fig. 2. 
Ca rezultat al lucrării, ar trebui să primim o animație tridimensională a mișcării eleronului de-a lungul traiectoriei dorite.
SimMechanics se află în secțiunea Simscape a Bibliotecii de blocuri Simulink. 
Vom crea din nou modelul, începând cu o fereastră Simulink goală. În primul rând, trebuie să definesc gravitația.
În blocul Configurare mecanism, voi seta vectorul gravitațional îndreptat împotriva axei Y." 
După aceasta, trebuie să determinați punctul din spațiu la care va fi atașat unul dintre capetele cilindrului eleronului.
Blocul World Frame este util pentru aceasta. 
Cilindrul se poate roti în raport cu unul dintre capete. Pentru a defini acest grad de libertate, folosesc blocul Revolute Joint. 
Pentru a descrie cilindrul, tija și alte componente, folosim o bibliotecă de componente pre-create și parametrizate. 
Blocul care descrie cilindrul este creat din blocuri de bază SimMechanics. Putem defini punctele de conexiune, forma geometrică și definirea formei corpului în MATLAB. Greutatea corporală și proprietățile vizuale sunt, de asemenea, stabilite aici. 
SimMechanics folosește o tehnologie de simulare mai complexă decât Simulink obișnuit. Pentru a accesa setările necesare, folosesc blocul Solver Configuration. 
Să actualizăm diagrama și să rulăm modelul. Se poate observa că cilindrul se balansează ca un pendul matematic. (Link către videoclip din momentul în care este văzut).
Acum să adăugăm modelului o tijă cu piston. Tija se deplasează translațional față de cilindru. Pentru a determina acest grad de libertate folosesc Articulația Prismatică. 
Eleronul se rotește în raport cu tija. Să adăugăm un bloc care descrie eleronul. Să copiem blocul Revolute Joint pentru a defini un alt grad de libertate a sistemului. Să conectăm aceste blocuri. 
Pentru a seta forma eleronului, se folosește metoda General Extrusion (principiul descrierii modelului seamănă cu proces extrudare; descrise în detaliu în documentația SimMechanics). Puteți vedea cum arată datele MATLAB care descriu forma eleronului. Aceste date sunt folosite pentru a descrie forma în cazul nostru. 
Se știe că eleronul se rotește față de un punct fix din spațiu. Pentru a defini acest grad de libertate, folosesc din nou blocul Refolute Joint. Pentru a defini punctul în jurul căruia are loc rotația, folosesc un bloc Rigid Transform. Această transformare de coordonate ne permite să determinăm relația dintre sistem comun coordonate și un sistem de coordonate asociat cu punctul în jurul căruia se rotește eleronul. 
Să actualizăm diagrama. Puteti vedea (link catre momentul din video unde puteti vedea asta) cele trei componente pe care tocmai le-am definit. După ce am executat modelul, vom observa că eleronul se balansează din nou ca un pendul. Se poate observa că eleronul face o singură oscilație. Puteți privi asta dintr-un unghi diferit. De asemenea, puteți schimba, de exemplu, culoarea de fundal a animației pentru a o face mai vizuală.
Deci acum avem un model mecanic al eleronului. Ar fi util să observați răspunsul sistemului, de exemplu, pe osciloscoapele virtuale Simulink. Pentru a observa unghiul la care eleronul se deviază, deschideți parametrii blocului de conectare și activați elementul de poziție (poziția este ceea ce vrem să observăm). Acum blocul are un port suplimentar - o ieșire la care este furnizat unghiul de deviere a eleronului. Trebuie să convertiți asta semnal fizicîntr-un semnal Simulink obișnuit pentru a-l afișa pe un osciloscop virtual Simulink. Să definim unitatea de măsură - grade. Să revenim la biblioteca Simulink, să găsim secțiunea Chiuvete, să selectăm blocul osciloscop virtual 
(Domeniul de aplicare) și plasați-l în model.
Înregistrare video a demonstrației: Bazele analizei PBS pachet software
Mecanism universal
Prezentarea oferă exemple de utilizare a pachetului software Universal Mechanism pentru calcularea analizei PBS.
Modulul UM Flexible Railway Track este o completare la modulul UM Loco (modul pentru modelarea dinamicii vehiculelor feroviare) și vă permite să studiați interacțiunea materialului rulant cu structura căii atunci când descrieți aceasta din urmă cu modele spațiale detaliate. Pentru modelarea contactului „roată-șină”, se folosește un model special de forțe de contact, bazat pe întrepătrunderea virtuală a profilelor roții și șinei. Pentru a descrie fundația unei căi (pod, pasaj suprateran, tunel etc.), pot fi folosite modele cu elemente finite importate din pachetele FEA (ANSYS, MSC.NASTRAN).
Modelarea computerizată a interacțiunii dintre vehiculele feroviare și poduri
Metodologia prezentată modelare pe calculator interacțiunea dintre un pod de cale ferată și un tren.
Descriere simbolică formală sisteme mecanice
Pentru un sistem mecanic arbitrar, se introduce o descriere simbolică formală.
Algoritmi rapizi rezolvarea problemei contactului roată-șină în probleme de modelare a dinamicii vehiculelor feroviare
Prezentarea descrie un model de non-iterație pentru calcularea forței normale într-un contact roată-șină, bazat pe condiția de nepătrundere a punctului inițial de contact. Algoritmii prezentați sunt implementați în pachetul software „Mecanism universal” pentru modelarea dinamicii sistemelor corpului.
Modelarea comună a proceselor de uzură și acumularea deteriorării prin oboseală de contact în roțile de cale ferată
Prezentarea discută algoritmi pentru modelarea computerizată în comun a proceselor de uzură și acumularea deteriorării prin oboseală de contact în roțile materialului rulant feroviar, implementați în pachetul software „Mecanism universal”.
Modelarea dinamicii unei căi ferate elastice
Este descrisă o abordare a modelării dinamicii unei căi ferate elastice. Abordarea presupune modelarea șinelor cu o grindă Timoshenko, iar traversele cu corpuri solide sau grinzi Euler-Bernoulli.
Simularea în timp real a dinamicii vehiculului urmărit
A fost dezvoltat un model de cale fără inerție, care face posibilă simularea dinamicii vehiculelor pe șenile în timp real. Modelul a fost dezvoltat ținând cont de posibila mișcare a unui vehicul pe șenile pe o suprafață foarte accidentată, de exemplu, un peisaj industrial sau urban.
UM VBI: experiența utilizatorului
Despre programul UM Lite
Universal Mechanism Lite este un produs separat al Laboratorului de Mecanică Computațională. Este o versiune simplificată a programului principal și este concepută pentru o gamă largă de utilizatori: studenți, absolvenți și profesori universitari, ingineri de proiectare, precum și pasionați pur și simplu de mecanică. Pentru mai multe informații despre linia de programe a Laboratorului, consultați.
Programul este conceput pentru a simula dinamica și cinematica sistemelor mecanice plane și spațiale. Așa funcționează programul. În primul rând, cercetătorul descrie un sistem mecanic ca un sistem de corpuri conectate prin balamale și elemente de forță. Apoi, programul construiește automat ecuațiile de mișcare ale sistemului și le rezolvă numeric fie în domeniul timpului, fie al frecvenței.
În timpul soluției numerice, este suportată animația directă a mișcării modelului. În timpul procesului de calcul sunt disponibile pentru analiză aproape toate mărimile necesare: coordonate, viteze, accelerații, forțe de reacție în balamale, forțe în arcuri etc.
Este acceptat importul de date din următoarele programe CAD: KOMPAS-3D, SolidWorks și Autodesk Inventor. Astfel, UM Lite poate fi considerată o aplicație low-cost pentru analiza cinematică și dinamică a sistemelor proiectate în programele CAD menționate mai sus. Aflați mai multe despre importarea datelor din programe externe cm. .
Programul UM Lite oferă utilizatorului un set de instrumente pentru crearea unui obiect dinamic - un sistem de corpuri - și analiza ulterioară a proprietăților sale dinamice, cinematice și statice.
În prezent, un număr mare de produse software, oferind utilizatorului oportunități ample în acest domeniu. Înțelegând importanța și complexitatea problemelor asociate cu modelarea dinamicii sistemelor corporale, creatorii UM Lite au urmărit următoarele obiective.
- Simplificarea procesului de creare a modelelor dinamice și analiza lor numerică, făcând modelarea dinamicii sistemelor corporale accesibilă unei game largi de ingineri și designeri de cercetare.
Reduceți pe cât posibil costurile de dezvoltare, ceea ce va face posibilă transformarea acestuia într-un produs software de masă.
Pregătiți utilizatorul în masă să utilizeze mai complexe și mai funcționale programe complete, inclusiv programele UM.
Este revizuită o comparație detaliată a funcționalității UM și UM Lite
Programul are o interfață și un manual de utilizare în rusă și engleză.
* Licențele personale și universitare sunt destinate numai utilizării necomerciale și prevăd utilizarea programului în scopuri științifice și educaționale. Aceste licențe interzic utilizarea programului pentru profit.
Scopul lucrării: Familiarizați-vă cu pachetul de extensie Simulink pentru modelarea sistemelor mecanice SimMechanics. Stăpânește principiile de bază ale creării modelelor de sisteme mecanice.
Partea teoretica:
De regulă, modelarea obiectelor, pe lângă scopurile pur științifice, poate avea și o semnificație aplicată. Pentru proiectarea și analiza sistemelor mecanice (de exemplu, diverse lanțuri cinematice), a fost dezvoltat de mult timp un aparat fizic și matematic special.
SimMechanics este un pachet de extensie pentru sistemul Simulink pentru modelare fizică. Scopul său este proiectarea tehnică și modelarea sistemelor mecanice (în cadrul legilor mecanicii teoretice). SimMechanics vă permite să simulați translația și mișcare de rotațieîn trei planuri. SimMechanics conține un set de instrumente pentru specificarea parametrilor de legătură (masă, momente de inerție, parametri geometrici), constrângeri cinematice, sisteme de coordonate locale, metode de specificare și măsurare a mișcărilor. SimMechanics vă permite să creați modele de sisteme mecanice, similare altor modele Simulink, sub formă de diagrame bloc. Instrumentele suplimentare de vizualizare Simulink încorporate vă permit să obțineți imagini simplificate ale mecanismelor tridimensionale, atât statice, cât și dinamice.
Orice mecanism poate fi reprezentat ca un set de legături și interfețe. De exemplu, un pendul fizic cu legătură de sunet (vezi Fig. 1) este o conexiune în serie a următoarelor elemente:
- legătură fixă (sol);
- o articulație articulată (oferind primei verigi un grad de libertate pentru a se roti în jurul axei z);
- prima verigă (lega este reprezentată ca un corp absolut rigid);
- conexiune balama între prima și a doua verigă (limitează gradele de libertate ale celei de-a doua verigi, lăsând doar rotația în plan xy);
- al doilea link.
Orez. 1 - Modelul unui pendul fizic cu două legături
Modelul Simulink al unui astfel de mecanism este construit într-o secvență similară (vezi Fig. 2). Element sursă Modelul este Ground link. Un element este atașat la el - Revoluție (adică o pereche care permite următoarei legături să se rotească numai în jurul axei specificate - z). Urmează legătura cu corpul pendulului fizic. Ca parametri ai acestei legături, este necesar să se indice masa corpului, momentele de inerție față de principalele axe centrale de simetrie, precum și coordonatele capătului superior, inferior al verigii și centrul său de masă. În acest caz, coordonatele pot fi specificate atât în sistemul de coordonate global (GCS), cât și în sistemul de coordonate local (LCS) al legăturii.
În mod similar, o a doua legătură, Corpul 1, este atașată la prima legătură prin articulația Revolute 1.
Pentru ca legăturile mecanismului proiectat să înceapă să se miște, este necesar fie să adăugați o forță motrice, fie să setați condiții inițiale (de exemplu, deformarea inițială sau indicarea vitezei inițiale). Pentru implementarea acestuia din urmă, se utilizează blocul Condiție inițială.
Orez. 2,a
Orez. 2, b
Orez. 2 - Modelul Simulink al unui pendul fizic cu două legături (a) și un model de simulare a mișcării (b)
Modelul de simulare afișează legături care oscilează în conformitate cu legile mecanicii clasice (fizica stării solide). De asemenea, afișează sisteme locale coordonatele (LSC) ale legăturilor.
Problema alegerii unuia sau altui sistem de coordonate (CS) este foarte importantă. Alegerea corectă SC facilitează foarte mult modelarea mecanismului și interpretarea rezultatelor.
La modelare acest mecanism Au fost utilizate următoarele SC-uri (Fig. 3).
nemişcat sistem global coordonatele GSK Global este situată în punctul de intersecție a legăturii fixe cu legătura superioară (genunchi pendul). Puteți seta coordonatele punctelor verigii superioare a pendulului în diverse moduri, inclusiv pur și simplu enumerarea valorilor lor în GSK. Cu toate acestea, acest lucru nu este întotdeauna convenabil.
Capătul superior al primei legături se împerechează cu legătura staționară și, prin urmare, coordonatele acesteia coincid cu începutul GSK. Coordonatele sale sunt foarte ușor de setat ca Global. Lăsați legătura să aibă lungime Lși simetrie față de GCOI. Este convenabil să setați poziția centrului de masă (CM) al legăturii nu în GSK, ci în LCS nou creat, unde originea coordonatelor este capătul superior al legăturii, de exemplu. în LSK CS1. Apoi coordonatele CM pot fi specificate ca CS1. În mod similar, capătul inferior al legăturii poate fi specificat în LCS CS1.
În ciuda faptului că începutul LCS CS1 coincide cu începutul Global GCS, trebuie reținut că LCS CS1 aparține verigii superioare, ceea ce înseamnă că se poate roti în raport cu punctul global. Sistemul de coordonate global GSK Global este întotdeauna nemișcat. Începutul său poate să nu coincidă cu punctul de împerechere al verigii fixe (mai ales când există mai multe verigi fixe în mecanism).
Orez. 3 - Sisteme de coordonate ale unui pendul fizic cu două legături
În plus față de observarea vizuală a oamenilor liberi (când setați conditiile initiale) sau forțat (când se aplică o forță externă), puteți analiza legile mișcării oricărui punct al mecanismului. Pentru a face acest lucru, atunci când specificați coordonatele legăturilor, trebuie să indicați coordonatele punctului de interes și să conectați un bloc senzor la ieșirea blocului Simulink corespunzător.
Senzorii pot înregistra atât vibrațiile unghiulare, cât și liniare, precum și mișcarea, viteza și accelerația. Ieșirea de la senzor este de obicei direcționată către blocul osciloscopului Scope (vezi Figura 4).
Orez. 4,a
Orez. 4, b
Orez. 4 - Modelul unui pendul fizic cu două legături (a) pentru a studia legile mișcării legăturilor sale (b)
Comanda de lucru:
Întrebări de securitate:
- Bibliotecile pachetului SimMechanics.
- Caracteristici ale modelării prin simulare a mecanismelor cinematice în Simulink.
- Sisteme de coordonate globale și locale ale mecanismelor.
- Stabilirea legilor mișcării pentru legăturile mecanismelor și studiul lor.
Raportul de progres trebuie să conțină următoarele informații.
- Nume munca de laborator si scopul acesteia.
- Scurt context teoretic privind modelarea sistemelor mecanice.
- Modelul final al mecanismului manivelei.
- Grafice ale mișcării legăturilor sau matelor.
- Modelul de simulare al mecanismului prezentat în Fig. 10.
- Artobolevsky I.I. Teoria mecanismelor. M.: Nauka, 1965. - 776 p.
- Dyakonov V.P. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5 în matematică și modelare. Manual de utilizare complet. M.: SOLON-Presă. - 2003. - 576 p.
- Material prezentat pe site-ul www.exponenta.ru
- Sistemul de ajutor MATLAB
2 Această afirmație este adevărată mai degrabă invers - adică. GSK nu este situat în punctul de împerechere al legăturii fixe, dar legătura fixă este situată în GSK în punctul global.
