Rotational Hard Stop

Двусторонний вращательный жесткий упор.

rotational hard stop

Описание

Блок Rotational Hard Stop представляет двусторонний механический жесткий стопор, который ограничивает вращение тела между верхней и нижней границами углового положения. Оба порта блока имеют тип механический вращательный. Предполагается, что ударное взаимодействие между валом и упорами является упругим. Упор выполнен в виде пружины, которая входит в контакт с валом при устранении зазора. Пружина противодействует движению вала внутрь упора с крутящим моментом, линейно пропорциональным величине этого движения. Для учета рассеивания энергии и неупругих эффектов демпфирование вводится в качестве параметра блока, что позволяет учитывать потери энергии.

Базовая модель жесткой остановки, Full stiffness and damping applied at bounds, damped rebound, описывается следующими уравнениями:

где

— крутящий момент между валом и корпусом.
— начальный угол между валом и верхней границей углового положения.
— начальный угол между валом и нижней границей углового положения.
— угловое положение вала.
— жесткость контакта на верхней границе.
— жесткость контакта на нижней границе.
— коэффициент демпфирования на верхней границе.
— коэффициент демпфирования на нижней границе.
— угловая скорость вала.
— время.

В модели с жесткой остановкой Full stiffness and damping applied at bounds, undamped rebound, уравнения содержат дополнительные члены, ge(ω,0) и le(ω,0). Эти условия гарантируют, что при отскоке не применяется демпфирование.

Модель жесткой остановки по умолчанию, Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound, добавляют к уравнениям две переходные области, по одной на каждой границе. Пока вал перемещается через переходную область, блок плавно увеличивает крутящий момент с нуля до полного значения. В конце переходной области применяются полная жесткость и демпфирование. При отскоке как жесткость, так и демпфирующие моменты плавно уменьшаются обратно до нуля. В этих уравнениях также используются функции сравнения ge и le.

Блок ориентирован от R до C. Это означает, что блок передает крутящий момент от порта R к порту C, когда зазор закрыт в положительном направлении.

Порты

R — вал
вращательная механика

Механический вращательный порт, соответствующий валу, который поворачивается между упорами, установленными на корпусе.

C — корпус
вращательная механика

Механический вращательный порт, соответствующий корпусу.

Параметры

Upper bound, rad — начальный угол между валом и верхней границей
0.1 рад (по умолчанию)

Угол между валом и верхней границей. Направление задается в локальной системе координат, при этом вал находится в ее начальной точке. Положительное значение параметра определяет начальный угол между валом и верхней границей. Отрицательное значение определяет вал как проникающий в верхнюю границу.

Lower bound, rad — начальный угол между валом и нижней границей
−0.1 рад (по умолчанию)

Угол между валом и нижней границей. Направление задается в локальной системе координат, при этом вал находится в ее начальной точке. Отрицательное значение параметра определяет начальный угол между валом и верхней границей. Положительное значение определяет вал как проникающий в верхнюю границу.

Contact stiffness at upper bound, N*m/rad — упругость столкновения на верхней границе
1e6 Н*м/рад (по умолчанию)

Этот параметр определяет степень упругости столкновения, когда вал достигает верхней границы. Чем больше значение параметра, тем меньше тела проникают друг в друга, тем более жестким становится удар. Меньшее значение параметра делает контакт более мягким, но в целом улучшает сходимость и вычислительную эффективность.

Contact stiffness at lower bound, N*m/rad — упругость столкновения на нижней границе
1e6 Н*м/рад (по умолчанию)

Contact damping at upper bound, N*m/(rad/s) — демпфирование на верхней границе
0.01 Н*м/(рад/с) (по умолчанию)

Этот параметр определяет демпфирование столкновения, когда вал достигает верхней границы. Чем больше значение параметра, тем больше энергии рассеивается во время взаимодействия.

Contant damping at lower bound, N*m/(rad/s) — демпфирование на нижней границе
0.01 Н*м/(рад/с) (по умолчанию)

Этот параметр определяет демпфирование столкновения, когда вал достигает нижней границы. Чем больше значение параметра, тем больше энергии рассеивается во время взаимодействия.

Hard stop model — выбор модели жесткой остановки
Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound (по умолчанию) | Full stiffness and damping applied at bounds, undamped rebound | Full stiffness and damping applied at bounds, damped rebound

Выберите набор допущений при работе блока:

Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound — задается переходная область, в которой крутящий момент сопротивления нарастает с нуля. В конце переходной области применяются полная жесткость и демпфирование. В этой модели применяется демпфирование при отскоке, но оно ограничено значением момента жесткости. В этом смысле демпфирование может уменьшить или устранить крутящий момент, обеспечиваемый жесткостью, но никогда не превышать его. Все уравнения являются гладкими.
Full stiffness and damping applied at bounds, undamped rebound — эта модель обладает полной жесткостью и демпфированием, применяемыми при ударе на верхней и нижней границах, без демпфирования при отскоке. Уравнения не приводят к пересечению нуля, когда скорость меняет знак, но на границах есть пересечение нуля, основанное на положении. Отсутствие демпфирования при отскоке помогает быстро вывести вал из этого положения. Эта модель имеет нелинейные уравнения.
Full stiffness and damping applied at bounds, damped rebound — эта модель имеет полную жесткость и демпфирование, применяемые при ударе на верхней и нижней границах, с демпфированием, применяемым и на отскоке тоже. Уравнения переключаются линейно, но приводят к пересечению нуля на основе положения.

Transition region, rad — область, в которой увеличивается крутящий момент
0.001 рад (по умолчанию)

Область, в которой крутящий момент увеличивается с нуля до полного значения. В конце переходной области применяются полная жесткость и демпфирование.

Зависимости

Включается, когда для параметра Hard stop model установлено значение Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound.

Initial value of rotational velocity, rad/s — начальное значение скорости вращения
0.0 (по умолчанию)

Начальное значение скорости вращения.

Initial value of torque, N*m — начальное значение крутящего момента
0.0 (по умолчанию)

Начальное значение крутящего момента.

Initial value of angular position, rad — начальное значение углового положения
0.0 (по умолчанию)

Начальное значение углового положения.