主要内容

空间接触力

模型两个图形之间的联系

自从R2019b

库:
Simscape /多体/力和力矩

描述

的<年代pan class="simscapeblock">空间接触力块模型几何图形之间的联系与一对固体相关联。您可以使用内置的处罚方法或自定义正常和摩擦力模型的法律联系。

万博1manbetx支持几何图形

的<年代pan class="simscapeblock">空间接触力块可以接触各种各样的几何形状对模型。几何图形可以来自固体块体内元素子程序库或从曲线和曲面块和子程序库。几何导出一块坚硬的凸包是固体。为非凸体,可以建模通过使用<一个href="//www.tianjin-qmedu.com/au/help/physmod/sm/ref/filesolid.html">文件实,<一个href="//www.tianjin-qmedu.com/au/help/physmod/sm/ref/extrudedsolid.html">挤压固体,或<一个href="//www.tianjin-qmedu.com/au/help/physmod/sm/ref/revolvedsolid.html">旋转固体块,块出口的凸包<年代pan class="simscapeblock">空间接触力块来计算接触力。当计算惯性特性,使用固体块真正的几何学。图显示了一个示例的一个凸几何及其凸包表示。

真正的几何形状和凸包的代表一个l型的空间固体。

的<年代pan class="simscapeblock">空间接触力块不接触某些几何模型对。全套的支持对,看到桌子上。万博1manbetx

凸包的固体 磁盘 网格表面 无限平面 点云
凸包的固体 是的 是的 没有 是的 是的 是的
磁盘 是的 没有 没有 是的 没有 没有
网格表面 没有 没有 没有 没有 是的 是的
无限平面 是的 是的 没有 没有 是的 是的
是的 没有 是的 是的 没有 没有
点云 是的 没有 是的 是的 没有 没有

接触力

图像显示了<年代pan class="simscapeblock">空间接触力块模型空间接触问题。之间的接触是在这种情况下,一个蓝色的基本几何形状和一个红色的追随者几何学。

在接触,每个几何图形有接触框架。两个接触框架总是重合和位于接触点。的<年代pan class="emphasis">z方向的接触框架是一个基本几何图形的外法线向量,但内在的几何法向量的追随者。在连续接触,接触框架在几何接触点的移动而移动。

块适用于接触力的几何图形的起源联系帧按照牛顿第三定律:

  1. 法向力,<年代pan class="inlineequation"> f n ,这是对齐的<年代pan class="emphasis">z设在联系的框架。这个力把几何图形,以减少渗透。

  2. 摩擦力,<年代pan class="inlineequation"> f f ,在于接触平面。这个力反对几何图形之间的相对切向速度。

指定一个正常的接触力,<年代trong class="guilabel">法向力节中,设置<年代trong class="guilabel">方法参数光滑的弹簧阻尼提供的输入。如果您选择光滑的弹簧阻尼,法向力是:

f n = 年代 ( d , w ) ( k d + b d ) ,

地点:

  • f n 法向力应用于每个接触几何大小相等,方向相反的方式。

  • d 是两个接触几何图形之间的穿透深度。

  • w 块中指定的过渡区宽度。

  • d 是第一次导数的穿透深度。

  • k 是法向力刚度在块中指定。

  • b 法向力阻尼块中指定。

  • 年代 ( d , w ) 是平滑函数。

附近的力法是平滑的渗透。当<年代pan class="inlineequation">d<w,平滑函数不断增加和单调区间[0,w]。这个函数是0时<年代pan class="inlineequation">d= 0时,该函数是1<年代pan class="inlineequation">d=w,函数导数为零d在区间的端点。

更好的检测接触时的价值<年代trong class="guibutton">过渡区宽度参数很小,<年代pan class="simscapeblock">空间接触力块支持可选的万博1manbetx零交点检测。零交点事件只发生在分离距离变化从正面或零负,反之亦然。

请注意

讨论二阶导数过零检测的<年代pan class="simscapeblock">空间接触力块是不同于其他模型的零交点检测万博1manbetx<年代up>®块,如<一个href="//www.tianjin-qmedu.com/au/help/physmod/simulink/slref/fromfile.html">从文件和<一个href="//www.tianjin-qmedu.com/au/help/physmod/simulink/slref/integrator.html">积分器,因为力方程<年代pan class="simscapeblock">空间接触力是连续的。讨论二阶导数过零检测在仿真软件模块的更多信息,见万博1manbetx<一个href="//www.tianjin-qmedu.com/au/help/physmod/simulink/ug/zero-crossing-detection.html" class="a">讨论二阶导数过零检测。

的<年代pan class="simscapeblock">空间接触力块剪辑计算力总是非负。如果力学定律给出了负面力量,阻止应用零力。这种情况简要的几何图形是分离和渗透即将结束。在这一点上,d接近零,d是负的。这个修改确保接触法向力总是排斥,从来没有吸引力。

指定一个摩擦力,<年代trong class="guilabel">摩擦力节中,设置<年代trong class="guilabel">方法参数光滑的粘滑运动,提供的输入,或没有一个。如果您选择光滑的粘滑运动,摩擦力总是直接与接触点的相对速度的方向和法向力有关的摩擦系数变化取决于相对速度的大小:

| f f | = μ | f n | ,

地点:

  • f f 是摩擦力。

  • f n 是正常的力量。

  • μ 是有效的摩擦系数。

有效的摩擦系数的值是一个函数<年代trong class="guilabel">静态摩擦系数,<年代trong class="guilabel">动态摩擦系数,<年代trong class="guilabel">临界速度参数和相对切向速度的大小。在高相对速度,有效的摩擦系数的值接近的动态摩擦系数。在临界速度,有效的摩擦系数达到最大值=静摩擦系数。图表显示了典型案例的基本关系<年代pan class="inlineequation"> μ 年代 t 一个 t c ><年代pan class="inlineequation"> μ d y n 一个 c 。在这种情况下,该模型可以近似静摩擦与附近的一个更高的有效摩擦系数小的切向速度。

策划有效的摩擦系数

例子

港口

几何

全部展开

几何相关港口基础几何。

几何端口与从动件几何相关联。

输入

全部展开

物理信号输入端口接受正常的两个图形之间的接触力大小。指定的输入信号是一个标量正常的接触力。块剪辑负值为零。

依赖关系

要启用这个端口,<年代trong class="guilabel">法向力节中,设置<年代trong class="guilabel">方法来提供的输入

物理信号输入端口接受两个图形之间的摩擦力。输入信号是指定一个2×1的向量<年代pan class="emphasis">x和<年代pan class="emphasis">y组件的应用摩擦力解决接触框架。

依赖关系

要启用这个端口,<年代trong class="guilabel">摩擦力节中,设置<年代trong class="guilabel">方法来提供的输入

输出

全部展开

物理信号输出端口提供了基础和从动件的接触状态几何图形。几何图形在接触如果信号的值是1或者分离信号的值是0。

依赖关系

要启用这个端口,<年代trong class="guilabel">传感部分中,选择<年代trong class="guilabel">触点信号。

物理信号输出端口提供分离两个图形之间的距离。

如果几何图形不互相渗透,信号有一个负的值等于两个几何图形之间的最小距离。如果渗透的几何图形,信号具有负面价值等于穿透深度。

依赖关系

要启用这个端口,<年代trong class="guilabel">传感部分中,选择<年代trong class="guilabel">分离的距离。

物理信号输出端口提供正常的两个图形之间的接触力的大小。

依赖关系

要启用这个端口,<年代trong class="guilabel">传感部分中,选择<年代trong class="guilabel">法向力大小。

物理信号输出端口提供之间的摩擦接触力的大小两个几何图形。

依赖关系

要启用这个端口,<年代trong class="guilabel">传感部分中,选择<年代trong class="guilabel">摩擦力大小。

物理信号输出端口提供了<年代pan class="emphasis">z分接触点之间的相对速度的基础和追随者的几何图形。输出值是在接触框架来解决。

依赖关系

要启用这个端口,<年代trong class="guilabel">传感部分中,选择<年代trong class="guilabel">相对正常的速度。

物理信号输出端口提供了<年代pan class="emphasis">x和<年代pan class="emphasis">y组件之间的相对速度基础和从动件的接触点几何图形。输出值是一个2×1向量解决接触框架。

依赖关系

要启用这个端口,<年代trong class="guilabel">传感部分中,选择<年代trong class="guilabel">相对切向速度。

接触框架

物理信号端口输出3 x3的旋转矩阵的向量映射联系框架向量几何参考系的基地。输出信号是解决与基础几何关联的参考系。

依赖关系

要启用这个端口,<年代trong class="guilabel">感应>接触框架部分中,选择<年代trong class="guilabel">基地旋转。

物理信号端口输出向量包含在3×1的坐标原点的接触框架解决几何参考系的基地。

依赖关系

要启用这个端口,<年代trong class="guilabel">感应>接触框架部分中,选择<年代trong class="guilabel">基础翻译。

物理信号端口输出3 x3的旋转矩阵映射向量在接触框架向量几何参考系的追随者。输出信号是解决与从动件几何相关联的参考系。

依赖关系

要启用这个端口,<年代trong class="guilabel">感应>接触框架部分中,选择<年代trong class="guilabel">从动旋转。

物理信号端口输出向量包含在3×1的坐标原点的接触几何框架解决参考系的追随者。

依赖关系

要启用这个端口,<年代trong class="guilabel">感应>接触框架部分中,选择<年代trong class="guilabel">从动件翻译。

参数

全部展开

法向力

指定的正常接触力的方法,指定为光滑的弹簧阻尼提供的输入

选择光滑的弹簧阻尼使用修改后的弹簧阻尼方法正常的接触力模型,或选择提供的输入输入自定义力正常的接触力。

电阻的接触弹簧几何渗透,指定为一个标量。在接触弹簧刚度是一个常数。弹簧刚度值越大,越难几何图形之间的联系。

依赖关系

要启用该参数,<年代trong class="guilabel">法向力节中,设置<年代trong class="guilabel">方法来光滑的弹簧阻尼

电阻的接触阻尼运动而穿透几何图形,指定为一个标量。阻尼系数是常数的值表示失去的能量碰撞几何图形。阻尼系数值越大,能量散失当几何图形碰撞和接触振动抑制越快。使用值为0到模型完全弹性碰撞,节约能源。

依赖关系

要启用该参数,<年代trong class="guilabel">法向力节中,设置<年代trong class="guilabel">方法来光滑的弹簧阻尼

地区的弹簧阻尼力提出了其全部价值,指定为一个标量。区域越小,接触的更清晰的出现和解决所需的时间步长越小。减少过渡区提高模型精度,同时扩大过渡区提高仿真速度。

依赖关系

要启用该参数,<年代trong class="guilabel">法向力节中,设置<年代trong class="guilabel">方法来光滑的弹簧阻尼

摩擦力

指定摩擦力的方法,指定为光滑的粘滑运动,没有一个,或提供的输入

选择没有一个忽略摩擦,选择光滑的粘滑运动使用修改后的粘滑运动摩擦力计算方法,或使用提供的输入输入一个定制的摩擦力。

摩擦力的大小比法向力的大小,当切向速度接近于零,指定为一个积极的标量。

这个值是由材料决定的接触几何图形的属性。该参数的值通常是小于一,虽然材料高摩擦力大于1的值是可能的。在大多数情况下,这个值应该高于动态摩擦系数。

依赖关系

要启用该参数,<年代trong class="guilabel">摩擦力节中,设置<年代trong class="guilabel">方法来光滑的粘滑运动

摩擦力的大小比法向力的大小,当切向速度很大,指定为负的标量。

这个值是由材料决定的接触几何图形的属性。该参数的值通常是小于一,虽然材料高摩擦力大于1的值是可能的。在大多数情况下,这个值应该小于静摩擦系数。

依赖关系

要启用该参数,<年代trong class="guilabel">摩擦力节中,设置<年代trong class="guilabel">方法来光滑的粘滑运动

速度,决定了静态和动态摩擦系数之间的混合,指定为一个标量。

当临界速度等于切向速度的大小,有效的摩擦系数等于的价值<年代trong class="guilabel">静态摩擦系数参数。随着切向速度的大小增加超出指定的临界速度,有效的摩擦系数渐近方法的价值<年代trong class="guilabel">动态摩擦系数参数。

依赖关系

要启用该参数,<年代trong class="guilabel">摩擦力节中,设置<年代trong class="guilabel">方法来光滑的粘滑运动

零交叉

选择检测每个接触是零交点的开始和结束事件。分离时的零交点事件发生变化从正面或零距离消极,反之亦然。

扩展功能

C / c++代码生成
使用仿真软件生成C和c++代码®编码器™。万博1manbetx

版本历史

介绍了R2019b

另请参阅

|<年代pan itemscope itemtype="//www.tianjin-qmedu.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">|<年代pan itemscope itemtype="//www.tianjin-qmedu.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">|<年代pan itemscope itemtype="//www.tianjin-qmedu.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">|<年代pan itemscope itemtype="//www.tianjin-qmedu.com/help/schema/MathWorksDocPage/SeeAlso" itemprop="seealso">