Programe simple pentru simularea mecanismelor și pârghiilor. Bazele analizei PBS în pachetul software Universal Mechanism

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 despre tot ceea ce există - „fizica”.

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 ca sa fie sigur, pentru copil si pentru lumea din jurul lui :), sa simuleze oricare proces fizic, aș recomanda utilizarea programului 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 pe rând. Acum vom instala și vom încerca să înțelegem programul. Pentru a face acest lucru, descărcați distributia instalatiei Phun, rulează programul de instalare și așteaptă să se instaleze totul :).

Voi face o rezervare imediat dacă ai calculator vechi cu o placă video destul de slabă, atunci Phun în 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 era deja instalat și dornic să se lanseze. 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-l 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. Pentru a Russify Phun, accesați meniul „Fișier” și în elementul „Schimbare limbă” selectați opțiunea „rusă”. Gata!

Acum că avem de-a face cu versiunea rusă, să ne uităm la comenzile programului.

Interfața programului

În partea de sus vedeți o bară de meniu ușor stilizată, dar familiară din alte aplicații.

Meniul „Fișier” vă permite să personalizați scena pentru proiect (salvare, ștergere), să încărcați sau să creați o scenă nouă, să schimbați limba, să comutați vizualizarea, să verificați dacă există actualizări, să descărcați scene suplimentare sau să cumpărați versiunea completă(deși de ce, dacă cel gratuit este suficient).

Meniurile „Instrumente”, „Control” și „Meniu contextual” vă permit să ascundeți sau să afișați filele de program corespunzătoare.

Meniul Instrumente:

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 Mutare, care ne permite să mutam orice obiecte în planurile orizontale și verticale. Instrumentul Mână este folosit și pentru deplasare, dar își poate îndeplini funcția într-un experiment care se desfășoară deja.

Instrumentul Rotire este folosit pentru a roti obiecte în jurul centrului lor de greutate sau al monturii. Instrumentul Scalare vă permite să redimensionați orice obiect. „Knife” este destinat împărțirii oricărui obiect în părți și funcționează atât în ​​modul de pregătire a experimentului, cât și în modul de redare.

În panoul de desen, primul instrument este „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). Instrumentul Perie vă permite să desenați manual orice linie, formă sau obiect.

„Dreptunghi” ne ajută să desenăm un dreptunghi sau un pătrat clar (și apăsând Shift), iar cu instrumentul „Cerc” puteți desena întotdeauna un cerc uniform. Urmează trei instrumente specializate: Gear, Plane și Chain. Toți își creează obiectele în consecință.

Al treilea panou este, de asemenea, destinat creării de obiecte speciale cu propriile lor caracteristici fizice. Aici veți găsi instrumentele Spring, Mount, Axle și Trace. 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).

Meniul „Management”:

Aici vedem ceva similar cu un panou de control jucător standard. Există butoane pentru inversare (anulare/repetare) și „redare” (respectiv, începe experimentul).

Urmează un glisor de scară și două butoane de navigare. Scara în Phun poate fi modificată în trei moduri: prin mișcarea glisorului, prin apăsare 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” din submeniul „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 un alt 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 chiar vedere generală este afișat un meniu contextual pentru spațiul 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 legea gravitației universale funcționează în program.

Primul experiment

Pentru a face acest lucru, selectați „Scenă nouă” din meniul „Fișier” și desenați un plan orizontal (0°). Acum mai departe aceeasi inaltime Să atârnăm două corpuri, unul mai mare și unul mai mic (pentru distracție, am făcut o minge mică din metal, și una 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 „Transformați-vă în apă” în „Acțiuni”.

Gata! Puteți rula experimentul.

Scene gata

O revizuire a programului ar fi incompletă dacă nu aș menționa că există multe scene gata făcute pentru Phun. Câteva dintre ele sunt disponibile dacă faceți clic pe butonul „Deschidere scenă” din meniul „Fișier”. Dacă acest lucru nu este suficient pentru dvs., puteți oricând să descărcați mii de altele de pe Internet. Doar selectați „Descărcați mai multe scene” din același meniu „Fișier”.

Vă doresc succes creativ și experimente mereu reușite:)!

Și în mod tradițional, un joc flash, tot bazat pe ceva fizică. Aici operam un incarcator magnetic a carui sarcina principala este sa incarce toate cutiile in masina. Dar cu cât mergi mai departe, cu atât este mai dificil să faci asta.

P.S. Permisiune acordată pentru copiere și citare liberă. acest articol sub rezerva indicarii deschis link activ la sursa și păstrarea paternului lui Ruslan Tertyshny.

P.P.S. Dacă v-a plăcut acest program, atunci vă sfătuiesc să fiți atenți la altul la fel de interesant. Programul Start of Electronics vă va permite să simulați procese reale într-o varietate de scheme electrice, pe care le creezi!

Bazele analizei PBS pachet software Mecanism universal

Prezentarea oferă exemple de utilizare a pachetului software Universal Mechanism pentru calcularea analizei PBS.

Modelarea computerizată a interacțiunii materialului rulant, căii și fundația elastică

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.

Descrierea simbolică formală a sistemelor mecanice

Pentru un sistem mecanic arbitrar, se introduce o descriere simbolică formală.

Algoritmi rapizi solutii problema de contact roată-șină în probleme de modelare a dinamicii vehiculelor feroviare

Prezentarea descrie un model de calcul fără iterație putere normalăîn contact roată-șină, pe baza condiției 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 considerat ca aplicație ieftină să analizeze cinematica și dinamica 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.

Dezvoltat în prezent număr mare produse software, oferind utilizatorului oportunități ampleîn acest domeniu. Înțelegând importanța și complexitatea problemelor asociate cu modelarea dinamicii sistemelor corporale, creatorii UM Lite au urmărit următoarele obiective.

- Simplificați procesul de creație modele dinamiceși analiza lor numerică, făcând modelarea dinamicii sistemelor corpului 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.

Volodia a scris:

Am încercat să descarc versiunea de încercare a Matlab/Simulink + SimMechanics, dar pe site-ul dezvoltatorilor, după ce au completat formularele, ei au spus că îmi vor permite să descarc dacă ei înșiși au o dorință, apoi mă vor contacta.

Da. De obicei, vă permit să descărcați SimMechanics dacă aveți deja o licență Matlab...

Dacă ești de la Facultatea de Mecanică și Matematică, atunci este foarte probabil să existe acolo licențe Matlab pentru studenți. Faptul este că Matlab, îmi asum libertatea de a spune acest lucru, este cel mai comun și mai universal pachet software de astăzi matematica aplicata, atât într-un mediu academic, cât și în producție (de exemplu, în fabrica noastră). SimMechanics este o așa-numită cutie de instrumente - o extensie de kernel pe un anumit subiect. Pe lângă mecanică, există aproximativ 20 de cutii de instrumente, de exemplu, procesarea semnalului, statistici, optimizare etc. Fiecare cutie de scule este echipată cu un standard interfata grafica, permițându-vă să creați un model al arhitecturii dorite folosind mouse-ul. Și anume, trebuie să trageți pictogramele necesare ale obiectelor utilizate în câmpul de lucru și să determinați „intrarile” și „ieșirile” obiectelor. Fiecare dintre cutiile de instrumente poate fi achiziționată opțional, în funcție de nevoile specifice.

Pentru dreptate, observ că SimMechanics este o cutie de instrumente relativ nouă (a apărut pentru prima dată în urmă cu aproximativ 3 ani), adică, cel mai probabil, nu are aceeași stabilitate ca, de exemplu, Simulink, care a existat pentru o „eternitate”.

Personal, folosesc Matlab în 2 situații. În primul rând, dacă trebuie să verificați nou algoritm sau metoda, atunci Matlab vă permite să programați în stil C fără agitație inutilă. În plus, pachetul are încorporate operațiuni vectoriale optimizate (BLAS), algebră liniară(LAPACK) și o interfață foarte avansată pentru vizualizarea diagramelor 2-3D. În al doilea rând, atunci când apare necesitatea de a folosi diverse functii matematice, apoi compilatorul (acesta este un fel de cutie de instrumente Matlab Compiler) vă permite să compilați fișiere de program Matlab (m-fișiere) în DLL-uri. Mathworks permite terților să utilizeze acest DLL gratuit (nu este necesară o licență suplimentară).

Dacă programul Matlab cu cutii de instrumente este necesar nu în scopuri comerciale, atunci pot observa că acest software este foarte comun în rândul utilizatorilor privați din Rusia, de exemplu. este relativ ușor de achiziționat.

Volodia a scris:

Pe site-ul web al dezvoltatorului ITI-SIM + SimulationX 2.0, nu am găsit niciun link pentru a descărca versiunea de încercare.

Am oferit linkul intenționat pentru că... este o alternativă mai ieftină la ADAMS. Cu toate acestea, dacă aveți nevoie, așa cum a fost scris la început, să calculați coliziunile corpurilor de forme complexe, atunci nu sunt sigur că ITI-SIM sau Matlab vă vor ajuta. Modelul de impact 3-D în sine este o știință complexă separată.

Volodia a scris:

De exemplu, o matrice de particule este dată, sub formă de puncte din spațiul tridimensional, a unui corp rigid. Fiecare particulă are o masă și un vector viteză. Este adevărat că vectorii viteză ai tuturor particulelor unui corp absolut rigid sunt paraleli?

Nu, pentru că corpul se poate roti, axa de rotație instantanee...

    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 Dosarul 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. Acesta va fi al nostru

prima conservare

    !! Mai târziu, vom efectua o a doua salvare. Două moduri de funcționare în timpul analizei După construirea și salvarea ansamblului static, ar trebui pentru prima dată

    comutați din modul (din aplicație)

    • Modelare După construirea și salvarea ansamblului static, ar trebui

      Modelare la mod (la aplicație)

În același timp, trebuie să înțelegeți clar că în procesul analizei noastre puteți fi alternativ, după cum este necesar:

    Și în mod 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 După construirea și salvarea ansamblului static, ar trebui Simularea mecanismelor cinematice , veți observa imediat noile bare de instrumente (Fig. 7).

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.

    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 creezi singur de la zero.

    Mai târziu vei afla că transformarea limitări de construcție statică V perechi cinematice 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! Scopul lucrării:

Explorați pachetul de extensie SimMechanics Simulink pentru modelarea sistemelor mecanice. 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 lui este proiectare tehnică

și modelarea sistemelor mecanice (în cadrul legilor mecanicii teoretice). SimMechanics vă permite să simulați mișcarea de translație și rotație în 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 în același mod ca și alte 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);
  • 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 solid). 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 (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 global de coordonate GSK Global este întotdeauna nemișcat. Începutul său poate să nu coincidă cu punctul de împerechere al legăturii fixe (mai ales când există mai multe legături fixe în mecanism).


Orez. 3 - Sisteme de coordonate ale unui pendul fizic cu două legături


Pe lângă observarea vizuală a liber (când se stabilesc condiții inițiale) sau forțat (când se impune forță externă) puteți analiza legile mișcării oricărui punct al mecanismului. Pentru a face acest lucru, atunci când specificați coordonatele legăturilor, trebuie să specificați 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:
  1. Bibliotecile pachetului SimMechanics.
  2. Caracteristici ale modelării prin simulare a mecanismelor cinematice în Simulink.
  3. Sisteme de coordonate globale și locale ale mecanismelor.
  4. Stabilirea legilor mișcării pentru legăturile mecanismelor și studiul lor.
Conținutul raportului:

Raportul de progres trebuie să conțină următoarele informații.

  1. Nume munca de laborator si scopul acesteia.
  2. Scurt context teoretic privind modelarea sistemelor mecanice.
  3. Modelul final al mecanismului manivelei.
  4. Grafice ale mișcării legăturilor sau matelor.
  5. Modelul de simulare al mecanismului prezentat în Fig. 10.
Literatură:
  1. Artobolevsky I.I. Teoria mecanismelor. M.: Nauka, 1965. - 776 p.
  2. 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.
  3. Material prezentat pe site-ul www.exponenta.ru
  4. Sistemul de ajutor MATLAB
1 Deși modelarea fizică (în sensul tradițional) implică crearea unui analog fizic - un model al unui obiect, odată cu dezvoltarea tehnologie informatică Această idee se schimbă oarecum. În același timp, sub modelare fizicăînțelege simbioza modelare matematicăși designul unui obiect supus principal principii fizice(de exemplu, legile mecanicii clasice).

2 Această afirmație este adevărată mai degrabă invers - adică. Nu GSK-ul este situat în punctul de împerechere al legăturii fixe, dar legătura fixă ​​este situată în GSK în punctul Global.