Eenvoudige programma's voor het simuleren van mechanismen en hefbomen. Basisprincipes van PBS-analyse in het softwarepakket Universal Mechanism

Een erg vermakelijk programma waarmee je met simpele muisbewegingen allerlei mechanische systemen en situaties in een tweedimensionale ruimte kunt simuleren.

Shakespeare zei ooit: "De hele wereld is een theater, en de mensen erin zijn acteurs." Dit is als we uitgaan van een artistieke manier van denken. Als je de wereld vanuit een wetenschappelijk standpunt bekijkt, kun je de grote toneelschrijver parafraseren: "De hele wereld is de natuur en de mensen zijn er objecten in" :). En wat heeft de natuur ermee te maken? Ja, ondanks het feit dat in het Grieks "natuur" "physis" is, en vandaar de naam van de belangrijkste wetenschap aller dingen - "fysica".

Fysieke verschijnselen omringen ons van jongs af aan, en elk kind heeft vroeg of laat een verscheidenheid aan vragen: "Waarom schijnt de zon? Waarom regent het? Waarom valt een boterham altijd op de grond en hangt hij niet in de lucht? :)". En terwijl hij opgroeit, leert het kind, dat probeert antwoorden op deze vragen te krijgen, door de methode van "wetenschappelijke porren" de wereld om hem heen en de wetten van haar bestaan. Maar dergelijke experimenten eindigen niet altijd pijnloos.

Precies om veilig te zijn, voor het kind en voor de wereld om hem heen :), om elk fysiek proces te simuleren, zou ik aanraden om het programma te gebruiken Phun.

De 5.28-versie die vandaag beschikbaar is, is een behoorlijk mooi ontworpen mechanische modelleeromgeving. Ondanks de schijnbare frivoliteit (het programma is ontworpen in de vorm van een kindertekening), simuleert Phun - heel plausibel echte fysieke omstandigheden (je kunt situaties simuleren in antizwaartekrachtomstandigheden, in lucht en airless-ruimte, enz.).

De mechanische simulatiesoftware van Phun installeren

Maar over alles op zijn beurt. Nu gaan we het programma installeren en proberen het te begrijpen. Om dit te doen, downloadt u de Phun-installatiedistributie, voert u het installatieprogramma uit en wacht u tot alles is geïnstalleerd :).

Ik zal meteen een reservering maken, als je een oude computer hebt met een nogal zwakke videokaart, dan zal Phun merkbaar langzamer gaan werken. Hoewel ondersteuning wordt aangegeven (zij het in eerdere versie 4) van videokaarten met 32 \u200b\u200bMB geheugen, bleef het programma op mijn computer met 128 MB soms behoorlijk opvallend hangen. Ik denk dat de beste optie ongeveer 256 MB is.

Terwijl we aan het praten waren, is Phun al geïnstalleerd en staat hij te popelen om te lanceren. Ik weet niet of dit een bug in het programma is of een jamb in het bijzonder met mijn systeem, maar toen ik ermee instemde om het programma onmiddellijk na installatie te starten, vervloekte het me en weigerde het te starten. Ik moest het handmatig starten (het startte zonder problemen :)).

Russificatie van het programma

Voor ons is een programmavenster met een welkomstproject:

Het programma is standaard Engels, maar Russische lokalisatie verscheen in de vijfde versie. Om Phun te Russificeren, ga naar het "Bestand" menu en selecteer de "Russisch" optie in het "Verander taal" item. Gedaan!

Nu we te maken hebben met de Russische versie, laten we eens kijken naar de programmabesturingen.

Programma-interface

Helemaal bovenaan zie je een ietwat gestileerde, maar bekende menubalk uit andere toepassingen.

Met het menu "Bestand" kunt u de scène voor het project aanpassen (opslaan, wissen), een nieuwe scène laden of maken, de taal wijzigen, van weergave wisselen, controleren op updates, extra scènes downloaden of de volledige versie kopen (maar waarom, als de gratis versie genoeg is voor een hoofd).

Met de menu's Tools, Controls en Context kunt u de bijbehorende programmatabbladen verbergen of weergeven.

Extra menu:

Hier zijn al die apparaten verzameld waarmee we de objecten gaan maken die we nodig hebben voor het experiment. Het hele paneel is verdeeld in drie zones: in de eerste zone zijn er gereedschappen voor het verplaatsen van objecten, in de tweede - voor tekenen en in de derde - voor het invoegen van mechanismen. Laten we ze in volgorde bekijken.

Het eerste paneel opent het "Verplaatsen" -gereedschap, waarmee we alle objecten in het horizontale en verticale vlak kunnen verplaatsen. Het handje dient ook om te bewegen, maar het kan zijn functie vervullen in een experiment dat al loopt.

Het gereedschap Roteren wordt gebruikt om objecten rond hun zwaartepunt of verankering te roteren. Met de tool Schalen kunt u de grootte van elk object wijzigen. "Mes" - is bedoeld om elk object in delen te verdelen, en het werkt zowel in de voorbereidingsmodus voor het experiment als in de afspeelmodus.

In het tekenpaneel is het eerste hulpmiddel Polygoon. Met zijn hulp kunt u elke vorm "met de hand" of een gelijkmatige veelhoek tekenen (om dit te doen, houdt u de Shift-toets ingedrukt om een \u200b\u200brechte lijn te tekenen). Met het penseel kunt u lijnen, vormen en objecten met de hand tekenen.

"Rechthoek" helpt ons om een \u200b\u200bduidelijke rechthoek of vierkant te tekenen (ook door Shift ingedrukt te houden), en met het "Cirkel" -gereedschap kunt u altijd een gelijkmatige cirkel tekenen. Vervolgens komen de drie gespecialiseerde tools "Gear", "Plane" en "Chain". Ze creëren allemaal hun objecten dienovereenkomstig.

Het derde paneel is ook ontworpen om speciale objecten te creëren met hun eigen fysieke kenmerken. Dit zijn de hulpmiddelen voor de lente, het armatuur, de as en het overtrekken. Het doel van de eerste drie, denk ik, hoeft niet te worden uitgelegd, en de laatste dient om het traagheidsspoor weer te geven van de beweging van elk object waaraan het instrument is bevestigd (zie het Cycloïde voorbeeld).

Menu "Beheer":

Hier zien we iets vergelijkbaars met het controlepaneel voor een standaardspeler. Er zijn knoppen voor achteruit (annuleren / opnieuw doen) en "afspelen" (respectievelijk het experiment starten).

De volgende is de schaalschuifregelaar en twee navigatieknoppen. De schaal in Phun kan op drie manieren worden gewijzigd: door de schuifregelaar te verplaatsen, de linkermuisknop op de (+/-) knop ingedrukt te houden, of met het muiswiel wanneer deze zich boven het experimentveld bevindt. De pijlknop wordt gebruikt om door het werkgebied te navigeren. Houd hem vast en beweeg de muis terwijl je hem vasthoudt. Hoewel het naar mijn mening handiger is om hetzelfde te doen door de muisknop ergens in het werkgebied ingedrukt te houden.

De laatste twee knoppen op het bedieningspaneel worden gebruikt om een \u200b\u200bzwaartekrachtloze en luchtloze ruimte te creëren. Standaard komt de zwaartekracht overeen met de huidige waarde van 9,8 m / s 2, en de kracht van de luchtweerstand is 1. Maar deze waarden kunnen eenvoudig worden gewijzigd in "Instellingen" in het "Simulator" submenu. Daar kunt u ook de simulatiesnelheid instellen (standaard - 1).

Voordat u begint met het maken van uw eigen scènes, moet u rekening houden met een ander belangrijk bedieningsdetail: het contextmenu.

In Phun is het contextmenu altijd in zicht en kunt u eenvoudig de eigenschappen van elk object in realtime wijzigen. In de meest algemene vorm wordt het contextmenu weergegeven voor het werkgebied. Hier kunnen we het uiterlijk van de scène aanpassen, een van de kant-en-klare objecten toevoegen om uit te kiezen en de achtergrondkleur wijzigen.

Voor elk nieuw object worden de functies uitgebreid, aangevuld met zoals klonen, acties, materiaalkeuze, contouraanpassing, enz.

Nu zijn we klaar om met Phun te werken, en om te beginnen stel ik voor om een \u200b\u200bklein experiment uit te voeren om te controleren of de zwaartekrachtwet in het programma werkt.

Eerste experiment

Om dit te doen, selecteert u in het menu "Bestand" "Nieuwe scène" en tekent u een horizontaal vlak (0 °). Nu zullen we op dezelfde hoogte twee grotere en kleinere lichamen ophangen (ter wille van de belangstelling heb ik een kleine bal van metaal gemaakt en een grote van glas).

Alles is klaar voor het experiment, je hoeft alleen maar op "Start!" Zoals je kunt zien, vlogen beide lichamen met dezelfde snelheid naar beneden. Het enige nadeel was dat de glazen bol niet brak: ((het bleek onnatuurlijk). Anders gedroegen de lichamen zich zoals hun echte tegenhangers zouden moeten.

Complexere manipulaties met lichamen en vloeistoffen

Laten we het experiment ingewikkelder maken door water toe te voegen in plaats van het vaste oppervlak waarop de lichamen landen.

Laten we twee palen (rechthoeken) plaatsen en ze stevig bevestigen. Dit wordt een bak voor ons water. Laten we er nu water in "gieten". Om water te maken, volstaat het om een \u200b\u200bgroot object tussen de pilaren te tekenen en vervolgens het item "Omzetten in water" te selecteren in het contextmenu in "Acties".

Gedaan! U kunt het experiment uitvoeren.

Klaar scènes

De review van het programma zou onvolledig zijn als ik niet zou vermelden dat er veel kant-en-klare scènes voor Phun zijn. Een aantal hiervan zijn beschikbaar door op de knop Scène openen in het menu Bestand te klikken. Als dit niet genoeg voor u is, kunt u altijd duizenden anderen van internet downloaden. Het volstaat om het item "Meer scènes downloaden" in hetzelfde menu "Bestand" te selecteren.

Ik wens je creatief succes en altijd succesvolle experimenten :)!

En traditioneel een flashgame, ook gebaseerd op wat fysica. Hier bedienen we een magnetische lader, waarvan de belangrijkste taak is om alle dozen in de machine te laden. Maar hoe verder je gaat, hoe moeilijker het is om het te doen.

P.S. Het is toegestaan \u200b\u200bdit artikel vrijelijk te kopiëren en te citeren, op voorwaarde dat een open actieve link naar de bron wordt aangegeven en het auteurschap van Ruslan Tertyshny behouden blijft.

P.P.S. Als je dit programma leuk vond, dan raad ik je aan om aandacht te schenken aan een ander, niet minder interessant programma. Met het Electronics Start-programma kun je echte processen simuleren in een verscheidenheid aan elektrische circuits die je creëert!

Basisprincipes van PBS-analyse in het softwarepakket Universal Mechanism

De presentatie bevat voorbeelden van het gebruik van het softwarepakket Universal Mechanism voor het berekenen van PBS-analyse.

Computersimulatie van de interactie van rollend materieel, spoor en elastische fundering

De UM Flexible Rail Track-module is een aanvulling op de UM Loco-module (een module voor het modelleren van de dynamiek van railvoertuigen) en stelt je in staat de interactie van rollend materieel met een spoorstructuur te bestuderen bij het beschrijven van deze laatste met gedetailleerde ruimtelijke modellen. Om het wiel-rail-contact te modelleren, wordt een speciaal model van contactkrachten gebruikt, gebaseerd op de virtuele interpenetratie van de wiel- en railprofielen. Eindige-elementenmodellen geïmporteerd uit FEM-pakketten (ANSYS, MSC.NASTRAN) kunnen worden gebruikt om de basis van het spoor (brug, viaduct, tunnel, enz.) Te beschrijven.

Computersimulatie van de interactie van spoorvoertuigen en bruggen

De techniek van computermodellering van de interactie tussen een spoorbrug en een trein wordt gepresenteerd.

Formele symbolische beschrijving van mechanische systemen

Voor een willekeurig mechanisch systeem wordt een formele symbolische beschrijving geïntroduceerd.

Snelle algoritmen voor het oplossen van het wiel-railcontactprobleem bij problemen met het modelleren van de dynamiek van railvoertuigen

De presentatie beschrijft een niet-iteratief model voor het berekenen van de normaalkracht in een wiel-railcontact, gebaseerd op de voorwaarde dat het eerste contactpunt niet doordringt. De gepresenteerde algoritmen zijn geïmplementeerd in het softwarecomplex voor het modelleren van de dynamiek van lichaamssystemen "Universal Mechanism".

Gezamenlijke modellering van slijtageprocessen en accumulatie van contactmoeheidsschade in treinwielen

De presentatie behandelde algoritmen voor gezamenlijke computermodellering van slijtageprocessen en de accumulatie van contactmoeheidsschade in de wielen van rollend spoorwegmaterieel, geïmplementeerd in het softwarepakket "Universal Mechanism".

Modellering van de dynamiek van een elastische spoorlijn

Een benadering voor het modelleren van de dynamiek van een elastische spoorlijn wordt beschreven. De aanpak omvat het modelleren van rails met een Timoshenko-balk en dwarsliggers met vaste lichamen of Euler-Bernoulli-balken.

Simulatie van de dynamiek van rupsvoertuigen in realtime

Er is een draaiend model van een baan ontwikkeld, waarmee de dynamiek van rupsvoertuigen in realtime kan worden gesimuleerd. Bij het ontwerp van het model is rekening gehouden met de mogelijke beweging van een rupsvoertuig op een zeer oneffen ondergrond, bijvoorbeeld een industrieel of stedelijk landschap.

UM VBI: gebruikerservaring

Over UM Lite

{!LANG-4eff373906702c01f4d95817983b4796!}

{!LANG-c4a872fa4d97564631482f10b9a01a8d!}

{!LANG-5221be1afc4566622f0f757f6aa8e725!}

{!LANG-c53f8b2b01f0395a41a92a19042e7610!}

{!LANG-f6b36139d21e9ee57c62be2e00722b16!}

{!LANG-a00fcb7c93fa5e49d4f8c4be63235cc3!}

{!LANG-a9b66caaf7ada701b36c9917beb70043!}

{!LANG-6aaaa33d138149f78e25236ee2692aa1!}

{!LANG-147bd697d7675c14cfdfe0a6378b4726!}

{!LANG-6a5e287e74d17f25f7e85822c967807f!}

{!LANG-a1fa4d9d2a2622a0a7135c7f1c24b724!}

* Persoonlijke en universitaire licenties zijn uitsluitend bedoeld voor niet-commercieel gebruik en voorzien in het gebruik van het programma voor wetenschappelijke en educatieve doeleinden. Deze licenties verbieden het gebruik van het programma voor winstdoeleinden.

Volodya Ik schreef:

Ik heb geprobeerd de proefversie van Matlab / Simulink + SimMechanics te downloaden, maar op de website van de ontwikkelaars, na het invullen van de formulieren, zeiden ze dat ze de download zouden toestaan \u200b\u200bals ze zelf een wens hadden, en dan zullen ze zelf contact opnemen.

Ja. Ze geven SimMechanics meestal downloads als je al een Matlab-licentie hebt ...

Als je van mech-mat komt, is de kans groot dat er Matlab-studentenlicenties zijn. Het is een feit dat Matlab, ik neem de vrijheid om dit te zeggen, het meest wijdverspreide en universele pakket toegepaste wiskundeprogramma's is, zowel in de academische omgeving als in de productie (bijvoorbeeld in onze fabriek). SimMechanics is een zogenaamde toolbox - een kernelextensie over een specifiek onderwerp. Naast mechanica zijn er ongeveer 20 toolboxen voor bijvoorbeeld signaalverwerking, statistiek, optimalisatie, etc. Elke toolbox heeft een standaard grafische interface waarmee u de gewenste architectuur met de muis kunt modelleren. U moet namelijk de benodigde pictogrammen van de gebruikte objecten naar het werkgebied slepen en de "invoer" en "uitvoer" van de objecten definiëren. Elk van de gereedschapskisten kan optioneel worden gekocht, afhankelijk van uw specifieke behoeften.

Om eerlijk te zijn, merk ik op dat SimMechanics een relatief nieuwe gereedschapskist is (verscheen voor het eerst ongeveer 3 jaar geleden), dat wil zeggen dat het hoogstwaarschijnlijk niet zo stabiel is als bijvoorbeeld Simulink, dat al "eeuwig" bestaat.

Persoonlijk gebruik ik Matlab in 2 situaties. Ten eerste, als u een nieuw algoritme of nieuwe methode moet testen, kunt u met Matlab zonder onnodig gedoe in de C-stijl programmeren. Bovendien zijn geoptimaliseerde vectorbewerkingen (BLAS), lineaire algebra (LAPACK) en een zeer geavanceerde interface voor het visualiseren van 2-3D-diagrammen in het pakket ingebouwd. Ten tweede, wanneer het nodig wordt om verschillende wiskundige functies in ons programma te gebruiken, kunt u met de compiler (dit is een soort Matlab Compiler-toolbox) de Matlab-programmabestanden (m-bestanden) compileren in een DLL. Mathworks staat derden toe deze DLL gratis te gebruiken (geen extra licentie vereist).

Als het Matlab-programma met toolboxen niet nodig is voor commerciële doeleinden, dan kan ik opmerken dat deze software heel gebruikelijk is bij particuliere gebruikers in Rusland, d.w.z. het is relatief eenvoudig te verkrijgen.

Volodya Ik schreef:

Op de ITI-SIM + SimulationX 2.0-ontwikkelaarssite heb ik geen links gevonden om de proefversie te downloaden.

Ik heb bewust een link gegeven, omdat het is een goedkoper alternatief voor ADAMS. Als je echter, zoals in het begin geschreven, de botsingen van lichamen met complexe vormen moet berekenen, weet ik niet zeker of ITI-SIM of Matlab zal helpen. Het 3D-impactmodel zelf is een hele aparte complexe wetenschap.

Volodya Ik schreef:

Een reeks deeltjes wordt bijvoorbeeld gegeven, in de vorm van punten in een driedimensionale ruimte, van een vaste stof. Elk deeltje heeft een massa, een snelheidsvector. Is het waar dat de snelheidsvectoren van alle deeltjes van een absoluut star lichaam parallel zijn?

Nee want lichaam kan roteren, momentane rotatieas ...

    Opgemerkt moet worden dat voor elk van uw projecten in de applicatie “ Simulatie van kinematische mechanismen "het wordt aanbevolen om voor te vormen een aparte directory.Vervolgens wordt binnen deze directory tijdens de analyse een andere hulpdirectory gevormd - de zogenaamde Simulatie map(Afb.4). Tijdens de analyse plaatst het systeem verschillende hulpbestanden in deze simulatiemap (Afb. 5). Over het algemeen moet het hele project in een aparte map worden bewaard.

    Helemaal aan het begin van het project moet je bouwen statischmontage van het toekomstige mechanisme. Dat wil zeggen, alle details van het toekomstige mechanisme moeten relatief ten opzichte van elkaar worden geplaatst zoals het is in het echte mechanisme (figuur 2). In dit geval moet u natuurlijk alle details van tevoren toepassen. montagebeperkingen(Afb.6).

    Na het bouwen van een statische assembly, moet u ervoor zorgen dat u de ingebouwde assembly op de gebruikelijke manier opslaat. Dit wordt onze eerste besparing!! Later zullen we ook een tweede opslag uitvoeren.

Twee werkingsmodi in het analyseproces

    Na het bouwen en opslaan van de statische assembly, zou u dat moeten doen voor de eerste keeroverschakelen van modus (van applicatie) Modelleringnaar modus (naar toepassing)

    Tegelijkertijd moet u duidelijk begrijpen dat u tijdens het proces van onze analyse, indien nodig, afwisselend kunt zijn:

    • En in de modus Modellering

      En in de modus Simulatie van kinematische mechanismen

Dat wil zeggen, tijdens het werk kunt u herhaaldelijk overschakelen en terugkeren van de ene modus naar de andere.

    Als je eenmaal in de modus bent Simulatie van kinematische mechanismen, zult u onmiddellijk de nieuwe werkbalken opmerken (Figuur 7).

    Later zullen we veel van de opdrachten van deze panelen nader bekijken, maar let voorlopig op hoe de werkbalken verschillen in modi Modelleringen Simulatie van kinematische mechanismen.

Assemblagebeperkingen omzetten in kinematische paren

    U herinnert zich waarschijnlijk dat in de kinematica afzonderlijke delen van het mechanisme met elkaar zijn verbonden door middel van kinematische paren , of verbindingen type: roterende verbinding, cilindrische verbinding, sferische verbinding, schuifen etc.

    Daarom, nadat u de modus hebt ingevoerd Simulatie van kinematische mechanismen,je zult bestaande statische bouwbeperkingenin kinematische paren, of verbindingen. Als u ooit geen montagebeperkingen hebt gemaakt, dan nu kinematische paren je zult jezelf helemaal opnieuw moeten creëren.

    U zult later leren dat de transformatie statische bouwbeperkingenin kinematische parenautomatisch of handmatig uitgevoerd. In de allereerste eenvoudige voorbeelden zullen we deze conversie handmatig uitvoeren. Maar in een situatie waarin er veel montagebeperkingen zijn (50 stuks of meer, afb. 8), kunt u ook automatische conversie gebruiken. Toegegeven, dan zullen sommige kinematische paren opnieuw moeten worden gecontroleerd!


Objectief: Bekijk het Simulink-uitbreidingspakket voor het simuleren van mechanische systemen van SimMechanics. De basisprincipes van het maken van modellen van mechanische systemen beheersen.

Theoretisch gedeelte:

In de regel kan het modelleren van objecten naast puur wetenschappelijke doeleinden ook een toegepaste waarde hebben. Voor het ontwerpen en analyseren van mechanische systemen (bijvoorbeeld verschillende kinematische ketens) is al lang een speciaal fysisch en wiskundig apparaat ontwikkeld.

SimMechanics is een Simulink-uitbreidingspakket voor fysieke modellering. Het doel is technisch ontwerp en modellering van mechanische systemen (binnen het kader van de wetten van de theoretische mechanica). Met SimMechanics kunt u translatie- en rotatiebewegingen in drie vlakken simuleren. SimMechanics bevat een set tools voor het instellen van de parameters van verbindingen (massa, traagheidsmomenten, geometrische parameters), kinematische beperkingen, lokale coördinatensystemen, methoden voor het definiëren en meten van bewegingen. Met SimMechanics kunt u mechanische systemen modelleren zoals andere Simulink-modellen in blokdiagramvorm. Met ingebouwde aanvullende Simulink-visualisatietools kunt u vereenvoudigde afbeeldingen van driedimensionale mechanismen verkrijgen, zowel statisch als dynamisch.

Elk mechanisme kan worden weergegeven als een set schakels en koppelingen. Een fysieke slinger met soundlink (zie Fig. 1) is bijvoorbeeld een opeenvolgende verbinding van de volgende elementen:


  • vaste schakel (aarde);
  • scharnierende verbinding (definieert de 1e schakel één vrijheidsgraad, rotatie rond de z-as);
  • de eerste link (de link wordt weergegeven als een absoluut solide);
  • gelede verbinding tussen de 1e en 2e schakel (beperkt de vrijheidsgraden van de 2e schakel, waardoor ook alleen een bocht in het vlak overblijft xy);
  • tweede schakel.

Figuur: 1 - Model van een fysieke slinger met twee schakels


Een Simulink-model van een dergelijk mechanisme wordt in een vergelijkbare volgorde geconstrueerd (zie figuur 2). Het eerste element van het model is de grondlink. Er is een element aan vastgemaakt - Revolute (d.w.z. een partner waarmee de volgende schakel alleen rond de opgegeven as kan draaien - z). Dit wordt gevolgd door de directe verbinding van het fysieke slingerlichaam. Als parameters van deze schakel is het noodzakelijk om de lichaamsmassa, traagheidsmomenten ten opzichte van de belangrijkste centrale symmetrieassen, evenals de coördinaten van de boven- en onderkant van de schakel en het massamiddelpunt ervan aan te geven. In dit geval kunnen de coördinaten zowel in het globale coördinatensysteem (GCS) als in het lokale coördinatensysteem (LCS) van de link worden gespecificeerd.

Op dezelfde manier is de tweede schakel, Body 1, aan de eerste schakel bevestigd via het Revolute 1 draaikoppeling.

Om ervoor te zorgen dat de schakels van het ontworpen mechanisme in beweging komen, is het nodig om een \u200b\u200bdrijvende kracht toe te voegen of om beginvoorwaarden te stellen (bijvoorbeeld een eerste afwijking of om een \u200b\u200bbeginsnelheid te rapporteren). Om het laatste te implementeren, wordt het Initial Condition-blok gebruikt.


Figuur: 2, een



Figuur: 2, b


Figuur: 2 - Simulink-model van een fysieke slinger met twee schakels (a) en een model voor bewegingssimulatie (b)


Het simulatiemodel toont links die trillen volgens de wetten van de klassieke mechanica (rigide lichaamsfysica). De lokale coördinatensystemen (LSC) van de links worden daar ook weergegeven.

De kwestie van het kiezen van een of ander coördinatensysteem (SC) is erg belangrijk. De juiste keuze van SC vergemakkelijkt het modelleren van het mechanisme en de interpretatie van de resultaten aanzienlijk.

Bij het modelleren van dit mechanisme zijn de volgende SC's gebruikt (figuur 3).

Het vaste globale coördinatensysteem GSK Global bevindt zich op het punt waar de vaste schakel de bovenste schakel ontmoet (knie van de slinger). De coördinaten van de punten van de bovenste schakel van de slinger kunnen op verschillende manieren worden ingesteld, onder meer door simpelweg hun waarden in de GSK op te sommen. Dit is echter niet altijd handig.

Het bovenste uiteinde van de eerste schakel is gekoppeld aan een vaste schakel en daarom vallen de coördinaten ervan samen met het begin van de HSC. De coördinaten zijn heel eenvoudig in te stellen als Globaal. Laat de link lengte hebben L. en symmetrie met betrekking tot de GCOI. Het is handig om de positie van het massamiddelpunt (CM) van de link niet in de GSC in te stellen, maar in de nieuw gemaakte LSC, waar de oorsprong van de coördinaten het bovenste uiteinde van de link is, d.w.z. in LSK CS1. Vervolgens kunnen de coördinaten van de CM worden opgegeven als CS1. Evenzo kan het onderste uiteinde van de link worden gespecificeerd in de LSK CS1.

Ondanks het feit dat het begin van de LSK CS1 samenvalt met het begin van de GSK Global, moet er rekening mee worden gehouden dat de LSK CS1 tot de bovenste schakel behoort, wat betekent dat hij kan roteren ten opzichte van het Global punt. Het globale coördinatensysteem GSK Global is altijd stationair. Het begin ervan valt mogelijk niet samen met het vervoegingspunt van de vaste schakel (vooral als er meerdere vaste schakels in het mechanisme zitten).


Figuur: 3 - Coördinatensystemen van een fysieke slinger met twee schakels


Naast visuele observatie van vrij (bij het instellen van de beginvoorwaarden) of geforceerd (bij het opleggen van een externe kracht), is het mogelijk om de bewegingswetten van elk punt van het mechanisme te analyseren. Om dit te doen, specificeert u bij het specificeren van de coördinaten van de links de coördinaten van het interessante punt en verbindt u het sensorblok met de uitgang van het overeenkomstige Simulink-blok.

De sensoren kunnen zowel hoek- als lineaire trillingen registreren, zowel verplaatsing als snelheid en versnelling. De output van de sensor wordt meestal naar de Scope-oscilloscoopeenheid gestuurd (zie Fig. 4).


Figuur: 4, een



Figuur: 4, b


Figuur: 4 - Model van een fysieke slinger met twee schakels (a) voor het bestuderen van de bewegingswetten van de schakels (b)


Werkorder: Controle vragen:
  1. Bibliotheken van het SimMechanics-pakket.
  2. Kenmerken van simulatie van kinematische mechanismen in Simulink.
  3. Globale en lokale coördinatensystemen van mechanismen.
  4. De bewegingswetten stellen aan de schakels van mechanismen en hun studie.
Inhoud van het rapport:

Het voortgangsrapport dient de volgende informatie te bevatten.

  1. De naam van het laboratoriumwerk en het doel ervan.
  2. Een korte theoretische achtergrond over het modelleren van mechanische systemen.
  3. Het laatste model van het krukmechanisme.
  4. Grafieken van beweging van links of partners.
  5. Een simulatiemodel van het mechanisme getoond in Fig. tien.
Literatuur:
  1. Artobolevsky I.I. Mechanisme theorie. Moskou: Nauka, 1965. - 776 p.
  2. Dyakonov V.P. MATLAB 6 / 6.1 / 6.5 + Simulink 4/5 in wiskunde en simulatie. Volledige gebruikershandleiding. M .: SOLON-Press. - 2003. - 576 d.
  3. Materiaal gepresenteerd op de website www.exponenta.ru
  4. MATLAB Help-systeem
1 Hoewel fysieke modellering (in de traditionele zin) de creatie van een soort fysiek analoog impliceert - een model van een object, is deze representatie met de ontwikkeling van computertechnologieën enigszins veranderd. In dit geval wordt onder fysische modellering verstaan \u200b\u200bde symbiose van wiskundige modellering en ontwerp van een object dat voldoet aan de fysische basisprincipes (bijvoorbeeld de wetten van de klassieke mechanica).

2 Deze bewering is waarschijnlijk andersom, d.w.z. niet de GSK bevindt zich op het vervoegingspunt van de vaste link, maar de vaste link bevindt zich in de GSK op het globale punt.