Поступательное трение при контактном нагружении

Контактное трение с нагрузкой между двумя скользящими поверхностями.

Тип: Engee1DMechanical.Brakes.LoadedContactTranslationalFriction

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Brakes & Detents/Translational/Loaded-Contact Translational Friction

Описание

Блок Поступательное трение при контактном нагружении моделирует трение между двумя поверхностями скольжения, нагруженными нормальной силой.

Блок реализован как структурный компонент на основе блока Фрикционная муфта базовая. Из заблокированного состояния две поверхности расцепляются, если приложенная сила превышает статическое трение, определяемое статическим коэффициентом трения и текущей нормальной силой. Подробнее о том, как моделируется блокировка и разблокировка, см.в блоке Фрикционная муфта базовая.

Усилие передается нормальной силой, превышающей значение параметра Пороговое усилие.

Уравнения

Этот блок моделирует трение между скользящими поверхностями, нагруженными нормальной силой. Когда две скользящие поверхности не заблокированы, сила трения определяется с помощью этих уравнений:

где

– передаваемая сила;
– нормальная сила;
– коэффициент трения;
– относительная скорость;
– сила вязкого сопротивления;
– коэффициент вязкого трения.

Модель, зависящая от скорости

Вы можете смоделировать эффекты изменения скорости, выбрав модель, зависящую от скорости. Чтобы выбрать модель, зависящую от скорости, в группе параметров Параметры трения установите для параметра Модель трения значение Коэффициент трения скольжения, зависящий от скорости. Информацию о модели трения, которая зависит как от скорости, так и от температуры, см. в разделе Тепловая, зависящая от скорости модель.

Для модели, зависящей от скорости, установите значения параметров в группе параметров Параметры трения:

Вектор относительных скоростей
Вектор коэффициентов трения скольжения
Метод интерполяции
Метод экстраполяции коэффициента трения

Тепловая модель

Вы можете моделировать эффекты теплопередачи и изменения температуры, выбрав модель, зависящую от температуры. Чтобы выбрать модель, зависящую от температуры, в группе параметров Параметры трения установите для параметра Модель трения значение Коэффициенты трения скольжения, зависящие от температуры. Информацию о модели трения, которая зависит как от скорости, так и от температуры, см. в разделе Тепловая, зависящая от скорости модель.

При использовании модели, зависящей от температуры, у блока появляется тепловой порт H. Для настройки модели установите значения параметров:

в группе параметров Параметры трения:
- Вектор температур
- Вектор коэффициентов трения покоя
- Вектор коэффициентов трения скольжения
- Метод интерполяции
- Метод экстраполяции коэффициента трения
в группе параметров Тепловой порт:
- Теплоемкость
- Initial Temperature

Тепловая, зависящая от скорости модель

Вы можете моделировать эффекты изменения скорости и теплового потока, выбрав модель, зависящую от скорости и температуры. Чтобы выбрать модель, зависящую и от скорости, и от температуры, в группе параметров Параметры трения установите для параметра Модель трения значение Коэффициенты трения, зависящие от температуры и скорости.

При использовании модели, зависящей от скорости и температуры, у блока появляется тепловой порт H. Для настройки модели установите значения параметров:

в группе параметров Параметры трения:
- Вектор относительных скоростей
- Вектор температур
- Вектор коэффициентов трения покоя
- Матрица коэффициентов трения скольжения
- Метод интерполяции
- Метод экстраполяции коэффициента трения
в группе параметров Тепловой порт:
- Теплоемкость
- Initial Temperature

Ограничения и предположения

Модель не учитывает инерцию. При необходимости добавьте условия инерции извне к портам B и F.
Модель рассчитывает передаваемую силу, предполагая равномерное распределение нормальной силы.

Порты

Вход

# N — нормальная сила
скаляр

Details

Входной порт, связанный с нормальной силой. Значение может быть положительным или нулевым. Значение меньше нуля приравнивается к нулю.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Ненаправленные

# F — ведомая (подвижная) поверхность
постапательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с ведомой (подвижной) поверхностью.

Имя для программного использования

follower_flange

# B — базовая поверхность
поступательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с приводной (базовой) поверхностью.

Имя для программного использования

base_flange

# H — тепловой поток
тепло

Details

Ненаправленный порт, связанный с тепловым потоком.

Тепловой порт позволяет моделировать тепловой поток между блоком и подключенной сетью.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт,установите для параметра Модель трения значение Коэффициенты трения скольжения, зависящие от температуры или Коэффициенты трения, зависящие от температуры и скорости.

Имя для программного использования

thermal_port

Параметры

Параметры трения

# Модель трения — модель трения
Постоянный коэффициент трения скольжения | Коэффициент трения скольжения, зависящий от скорости | Коэффициенты трения скольжения, зависящие от температуры | Коэффициенты трения, зависящие от температуры и скорости

Details

Метод параметризации для моделирования коэффициента трения скольжения:

Постоянный коэффициент трения скольжения — задается фиксированное значение для коэффициента трения скольжения.
Коэффициент трения скольжения, зависящий от скорости — коэффициент трения скольжения определяется по таблице поиска на основе относительной скорости между поверхностями.
Коэффициенты трения скольжения, зависящие от температуры — коэффициент трения скольжения определяется по таблице поиска на основе температуры.
Коэффициенты трения, зависящие от температуры и скорости — коэффициент трения скольжения определяется по таблице поиска на основе температуры и относительной скорости между поверхностями.

Значения	`Fixed kinetic friction coefficient` \| `Velocity-dependent kinetic friction coefficient` \| `Temperature-dependent friction coefficients` \| `Temperature and velocity-dependent friction coefficients`
Значение по умолчанию	`Fixed kinetic friction coefficient`
Имя для программного использования	`kinetic_friction_coefficient_type`
Вычисляемый	Да

# Вектор коэффициентов трения покоя — коэффициент статического трения

Details

Статическое или пиковое значение коэффициента трения. Статический коэффициент трения должен быть больше, чем кинетический коэффициент трения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения значение Постоянный коэффициент трения скольжения или Коэффициент трения скольжения, зависящий от скорости.

Значение по умолчанию	`0.35`
Имя для программного использования	`static_friction_coefficient_const`
Вычисляемый	Да

# Коэффициент трения скольжения — коэффициент трения скольжения

Details

Коэффициент кинетического или кулоновского трения. Коэффициент должен быть больше нуля.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения значение Постоянный коэффициент трения скольжения.

Значение по умолчанию	`0.3`
Имя для программного использования	`coulomb_friction_coefficient_const`
Вычисляемый	Да

# Критическая скорость — пороговое значение относительной скорости блокировки
fpm | fps | kph | mph | m/s | cm/s | ft/s | in/s | km/s | mi/s | mm/s

Details

Относительная скорость, ниже которой две поверхности могут заблокироваться. Поверхности блокируются, если момент сил трения через порты B и F меньше, чем произведение эффективного радиуса, коэффициента статического трения и приложенной нормальной силы.

Единицы измерения	`fpm` \| `fps` \| `kph` \| `mph` \| `m/s` \| `cm/s` \| `ft/s` \| `in/s` \| `km/s` \| `mi/s` \| `mm/s`
Значение по умолчанию	`0.001 m/s`
Имя для программного использования	`v_slip_threshold`
Вычисляемый	Да

# Пороговое усилие — порог нормальной силы контакта
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

Нормальная сила, приложенная к скалярному порту N, прикладывается к контакту только в том случае, если величина силы превышает значение параметра Пороговое усилие. Сила меньше значения параметра Пороговое усилие не прикладываются, поэтому момент сил трения не передается.

Единицы измерения	`N` \| `kN` \| `lb` \| `mN` \| `dyn` \| `lbf`
Значение по умолчанию	`1.0 N`
Имя для программного использования	`F_vertical_threshold`
Вычисляемый	Да

# Вектор относительных скоростей — вектор относительных скоростей
fpm | fps | kph | mph | m/s | cm/s | ft/s | in/s | km/s | mi/s | mm/s

Details

Вектор значений относительных скоростей. Значения в векторе должны монотонно возрастать. Минимальное количество элементов вектора зависит от выбранного метода интерполяции. Если для параметра Метод интерполяции установлено значение:

Линейная, то минимальное количество элементов вектора равно двум.
Сглаженная, то минимальное количество элементов вектора равно трем.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения значение Коэффициент трения скольжения, зависящий от скорости или Коэффициенты трения, зависящие от температуры и скорости.

Единицы измерения	`fpm` \| `fps` \| `kph` \| `mph` \| `m/s` \| `cm/s` \| `ft/s` \| `in/s` \| `km/s` \| `mi/s` \| `mm/s`
Значение по умолчанию	`[0.0, 0.1, 1.0] m/s`
Имя для программного использования	`delta_v_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор коэффициентов трения скольжения — вектор коэффициентов трения скольжения

Details

Вектор значений коэффициента кинетического трения. Все значения должны быть больше нуля. Размерность этого вектора должна соответствовать размерности вектора Вектор относительных скоростей.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения установлен в значение Коэффициент трения скольжения, зависящий от скорости.

Значение по умолчанию	`[0.3, 0.22, 0.19]`
Имя для программного использования	`coulomb_friction_coefficient_vector`
Вычисляемый	Да

# Метод интерполяции — метод интерполяции
Линейная | Сглаженная

Details

Метод, используемый для интерполяции между опорными точками таблицы поиска:

Линейная — выберите это значение для наименьших вычислительных затрат;
Сглаженная — выберите это значение, чтобы получить непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения значение Коэффициент трения скольжения, зависящий от скорости, Коэффициенты трения скольжения, зависящие от температуры или Коэффициенты трения, зависящие от температуры и скорости.

Значения	`Linear` \| `Smooth`
Значение по умолчанию	`Linear`
Имя для программного использования	`friction_coefficient_interpolation_method`
Вычисляемый	Да

# Метод экстраполяции коэффициента трения — метод экстраполяции
Линейная | К ближайшему | Ошибка

Details

Метод, используемый для экстраполяции точек останова в таблице поиска. Этот метод определяет выходное значение, когда входное значение выходит за пределы диапазона, указанного в списке аргументов:

Линейная — выберите это значение, чтобы получить кривую с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на границе с областью интерполяции.
К ближайшему — выберите это значение, чтобы использовать экстраполяцию, которая не поднимается выше самого большого значения в данных или не опускается ниже самого маленького значения в данных.
Ошибка — выберите это значение, чтобы избежать экстраполяции, когда вы хотите, чтобы данные находились в пределах диапазона таблицы. Если входной сигнал выходит за пределы диапазона таблицы, симуляция останавливается и выводит ошибку.

Зависимости

Значения	`Linear` \| `Nearest` \| `Error`
Значение по умолчанию	`Linear`
Имя для программного использования	`friction_coefficient_extrapolation_method`
Вычисляемый	Да

Details

Вектор значений температуры. Значения в векторе должны монотонно возрастать. Минимальное количество элементов вектора зависит от выбранного метода интерполяции. Если для параметра Метод интерполяции установлено значение:

Линейная, то минимальное количество элементов вектора равно двум.
Сглаженная, то минимальное количество элементов вектора равно трем.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения значение Коэффициенты трения скольжения, зависящие от температуры или Коэффициенты трения, зависящие от температуры и скорости.

Единицы измерения	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
Значение по умолчанию	`[280.0, 300.0, 320.0] K`
Имя для программного использования	`temperature_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор коэффициентов трения покоя — вектор коэффициентов статического трения

Details

вектор коэффициентов статического или пикового трения. Размерность этого вектора должна соответствовать размерности вектора Вектор температур. Каждое значение должно быть больше, чем значение соответствующего элемента в векторе Вектор коэффициентов трения скольжения.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[0.4, 0.38, 0.36]`
Имя для программного использования	`static_friction_coefficient_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор коэффициентов трения скольжения — вектор коэффициентов трения скольжения

Details

Вектор значений коэффициента кинетического трения. Все значения должны быть больше нуля. Размерность этого вектора должна соответствовать размерности вектора Вектор температур.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения установлен в значение Коэффициенты трения скольжения, зависящие от температуры.

Значение по умолчанию	`[0.3, 0.28, 0.25]`
Имя для программного использования	`coulomb_friction_coefficient_vector_temperature`
Вычисляемый	Да

# Матрица коэффициентов трения скольжения — матрица коэффициентов трения скольжения

Details

Матрица значений коэффициента кинетического трения. Все значения должны быть больше нуля. Размерность матрицы должна быть (Вектор температур) на (Вектор относительных скоростей) на(Вектор коэффициентов трения скольжения).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения значение Коэффициенты трения, зависящие от температуры и скорости.

Значение по умолчанию	`[0.34 0.32 0.3; 0.3 0.28 0.25; 0.25 0.2 0.15]`
Имя для программного использования	`coulomb_friction_coefficient_matrix`
Вычисляемый	Да

Вязкостные потери

# Коэффициент момента вязкого трения — коэффициент вязкого сопротивления
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

Коэффициент вязкого трения , для расчета силы трения. Коэффициент зависит от типа рабочей жидкости, температуры жидкости и максимального расстояния между поверхностями.

Единицы измерения	`kg/s` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/s)`
Значение по умолчанию	`0.0 N*s/m`
Имя для программного использования	`viscous_coefficient`
Вычисляемый	Да

Начальные условия

# Начальное состояние — начальное состояние муфты
Разблокировано | Заблокировано

Details

Состояние внутреннего блока Фрикционная муфта базовая в начале симуляции.

Разблокировано – порты B и F изначально скользящие друг относительно друга.
Заблокировано – порты B и F изначально заблокированы вместе.

Значения	`Unlocked` \| `Locked`
Значение по умолчанию	`Unlocked`
Имя для программного использования	`initial_state`
Вычисляемый	Да

Тепловой порт

# Теплоемкость — теплоемкость
J/K | kJ/K

Details

Тепловая энергия, необходимая для изменения температуры компонента на один градус. Чем больше теплоемкость, тем более устойчив компонент к изменению температуры.

Зависимости

Единицы измерения	`J/K` \| `kJ/K`
Значение по умолчанию	`50.0 kJ/K`
Имя для программного использования	`thermal_mass`
Вычисляемый	Да

Details

Температура компонента в начале симуляции.

Зависимости

Единицы измерения	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
Значение по умолчанию	`300.0 K`
Имя для программного использования	`temperature_start`
Вычисляемый	Да