物體質(zhì)量和慣性坐標(biāo)系

    坐標(biāo)系是分析問(wèn)題時(shí)參考的一個(gè)基準(zhǔn),同樣,在adams軟件中,物體的質(zhì)心坐標(biāo)系如何定義也是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。在討論這個(gè)問(wèn)題之前, 首先,看下adams中對(duì)剛體物體的質(zhì)量特性是如何定義的。

目前,adams中有三種方法來(lái)定義物體的質(zhì)量。

第一種是用戶自定義的方式——“Uers Input”

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第二種是通過(guò)物體的幾何外形和密度——“Geometry and Density”

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第三種是通過(guò)物體的幾何和材料庫(kù)——“Geometry and Material Type”

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接下來(lái),說(shuō)說(shuō)這幾種方式的特點(diǎn)。

第一種,用戶直接輸入物體的質(zhì)量特性,包括 慣性坐標(biāo)系,可以說(shuō)第一種方法是這三種方法中最“簡(jiǎn)單、粗暴”的質(zhì)量定義方式,它無(wú)視物體的幾何外形和材料密度,用戶只需要把計(jì)算程序中用到的質(zhì)量大小、慣性積給出,然后再配以慣性積計(jì)算時(shí)基準(zhǔn)坐標(biāo)系,就完成了任意形狀物體的質(zhì)量特性定義。由于它直接給出了質(zhì)量和慣性積,所以和物體的外形沒(méi)有關(guān)系,外形可以是任意形狀,幾何外形可以只是出于顯示、直觀理解。這種定義方式在處理復(fù)雜的系統(tǒng)模型時(shí)比較好用,分析時(shí)為了方便簡(jiǎn)化模型,肯定會(huì)做出一些簡(jiǎn)化處理、規(guī)模降低,模型不可避免的只留下主要的部件,而一些附屬部件通常都會(huì)被刪除,但是根據(jù)牛頓第二定律,刪除附屬部件的質(zhì)量特性還需要在留下部件中體現(xiàn)。所以,在明確了主要部件和附屬部件的總質(zhì)量和質(zhì)心信息后,就可以將附屬部件刪除,簡(jiǎn)化模型,留著主要部件進(jìn)行建模,把原來(lái)的總質(zhì)量和質(zhì)心信息賦予主要部件上。這樣做的目的就是簡(jiǎn)化模型,降低模型規(guī)模,而且不影響計(jì)算結(jié)果。因此,這種方式適合系統(tǒng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)建模。

第二種,用戶根據(jù)物體的幾何形狀和密度定義質(zhì)量。這種定義質(zhì)量的方式與幾何形狀聯(lián)系比較密切,完全是按照體積乘以密度獲得質(zhì)量,并根據(jù)幾何形狀確定物體的慣性積,總之,這種方式中,幾何形狀對(duì)質(zhì)量和慣性積影響較大。因此,這種方式一般適合單個(gè)零件的建模。

第三種,是根據(jù)幾何形狀和材料庫(kù),其實(shí)本質(zhì)上和第二種是一樣的,只不過(guò)這里軟件是調(diào)用之前已經(jīng)定義好的材料庫(kù)中的材料密度,所以,對(duì)于多材料結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),只需要修改材料庫(kù)的密度,那么所有同一材料的結(jié)構(gòu)都會(huì)隨著發(fā)生變化。但是,工作中感覺(jué)還是用的比較少,優(yōu)勢(shì)不明顯。因此,這種方式使用的比較少。

最后,說(shuō)一下第一種方式中慣性坐標(biāo)系的定義。慣性坐標(biāo)系是計(jì)算慣性積的基準(zhǔn)坐標(biāo)系。慣性積的計(jì)算公式如下:

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而當(dāng)慣性積為零時(shí),慣性坐標(biāo)系又稱為慣性主軸坐標(biāo)系,也稱質(zhì)心坐標(biāo)系。

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ADAMS中物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就是相對(duì)慣性主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

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