钟摆动力学模拟探究

2023-07-01 理论教育版权反馈

【摘要】：图22-9 同时显示两个零件的钟摆图22-10 在图形中选择天花板中孔的中心线从模型树中天花板零件下选择zx平面。单击确定按钮,在模型上创建旋转铰,如图22-12所示。图22-11 选择钟摆的水平圆柱的中心线对旋转铰添加一个铰驱动单击一个体驱动图标右下角的箭头。要动画显示结果,需要进行下面的操作：从模型树选择求解集合。图22-15 动画模拟显示模型在x轴单击分析算题单选按钮,单击右侧窗口中模型树上的。模拟时间自动绘制在x轴。

（1）添加一个旋转铰

先显示出第一个零件,从模型树选择Ceiling（Ceiling.1）。单击【Hide/Show】隐藏/显示图标,显示后如图22-9所示。

从模型树上双击【Analysis Model】,激活LMS的【运动】工作台。单击【Bracket Joint】支架图标右下角的的箭头,显示【Joints】铰工具栏。单击【Revolute Joint】旋转铰图标,打开【Revolute Joint】旋转铰对话框。从图形中选择天花板中孔的中心线,如图22-10所示。

图22-9 同时显示两个零件的钟摆

图22-10 在图形中选择天花板中孔的中心线

从模型树中天花板零件下选择【zx Plane】zx平面。选择钟摆的水平圆柱的中心线,如图22-11所示。

从模型树中钟摆零件下选择【zx Plane】zx平面。单击【OK】确定按钮,在模型上创建旋转铰,如图22-12所示。

图22-11 选择钟摆的水平圆柱的中心线

（2）对旋转铰添加一个铰驱动

单击【One-Body Driver】一个体驱动图标右下角的箭头。单击【Joint Driver】铰驱动器图标。单击【Joint】铰栏,从模型树或者图形区选择【Revolute Joint.1】。从【TyPe】类型下拉列表中,选择【REL.ANGLE】。在【Function】函数栏单击,然后右击,在弹出的快捷菜单中选择【New】新,如图22-13所示,这个操作会弹出【TimeAngle Function】时间-角度函数对话框。

从【Function TyPe】函数类型下拉列表中选择【HARMONIC】谐波。在【Harmonic】谐波栏内分别输入90,30,0。单击【OK】确定按钮,在模型树【Data】下显示一个TimeAngle Func-tion。单击【OK】确定按钮,关闭【Joint Driver】铰驱动器对话框。

（3）求解模型

双击模型树上的【Solution Set】求解集（位于Analysis ModelAnalysisCase.1）。从【Anal-ysisTyPe】分析类型下拉列表中选择【DYNAMIC】谐波。在【EndingTime】结束时间输入10s,设置【Solution Directory】求解目录到当前模型的工作目录。单击【OK】确定按钮。

单击【ComPute Solution】计算求解图标。如果没有发生任何动作,则在模型树上选择【SolutionSet】求解集合。显示【Com Puting】计算对话框,模型在几秒内计算完成。单击【Close Window】关闭窗口按钮。在模型树【Links Manager】连接管理器下面出现一个结果文件。

（4）动画显示模型

求解模型建立后,可以动画模拟模型的计算结果。要动画显示结果,需要进行下面的操作：

从模型树选择【Solution Set】求解集合。单击【Animate】动画图标。打开【Player】播放工具栏。单击【Parameters】参数图标,打开【Player Parameters】播放器参数对话框。从【SamPling SteP】例题步下拉列表中选择0.05s,如图22-14所示。

图22-12 在模型上创建旋转铰

图22-13 在弹出的快捷菜单中选择【New】

图22-14 【SamPling SteP】例题步下拉列表

单击【Play Forward】向前播放图标。载出单击【Animate】动画图标,关闭【Player】播放器工具栏。

（5）绘制模拟过程中的轨迹

单击【New Animation Scene】新动画场景按钮。一个新的动画场景显示在模型树下（位于Animation Scenes下面）。单击【New Animation Scene】新动画场景按钮右下角的箭头,显示【Animation Tools】动画工具工具栏。单击【Animation Trace】动画轨迹图标,打开【BodyTrace】体轨迹对话框。在【Name】名称栏内输入【Pendulum Trace】。

单击【Body】体栏,从模型树选择【Analysis Model】分析模型【Bodies】体【Pendu-lum】。在【Starting Time】开始时间输入0.5,在【Ending Time】结束时间输入1.5。单击【OK】确定按钮,接受设置的参数关闭对话框。轨迹出现在模型树中Scene.1的下面。

（6）在动画模拟过程中包含轨迹：

从模型树中选择【Pendulum Trace】。按下〈Ctrl〉键,同时从模型树上选择【Solution Set】求解集合。（此时在模型树上两个项目同时都被选中。）单击【Animate】动画图标。像正常一样进行动画模拟显示,如图22-15所示。

（7）保存模型

在继续进行之前,保存模型。从【File】文件菜单,选择【Save All】全部保存。

（8）图像显示模拟结果

单击【OPen Motion GraPh】打开动画图像按钮。

图22-15 动画模拟显示模型

在【X-axis】x轴单击【Analysis Case】分析算题单选按钮,单击右侧窗口中模型树上的【Analysis Case】。模拟时间自动绘制在x轴。在【Y-axis】y轴单击【Search】查找按钮,通过选择【Y-axis】y轴下面的【Pendulum：wy】,如图22-16所示,选择y轴的参数。

图22-16 选择【Y-axis】下面的【Pendulum：wy】

单击【Create Plots】创建绘制图标,新的绘图名称显示在右侧窗口模型树的AnalysisCase.1下面,如图22-17所示。

（9）在图形中显示绘制曲线

从模型树选择【SYSTEM：Time-Pendulum：wy】。单击【New Function DisPlay】新函数显示按钮。从列表中选择【2DPlots】2维绘制,然后单击【Next】下一个。从列表中选择【XY Plot】xy绘制。单击【Finish】按钮,显示新的绘图窗口,绘制曲线SYSTEM：Time-Pendulum：wy。绘制的曲线如图22-18所示。

图22-17 绘图名称显示在右侧窗口模型树的AnalysisCase.1下面

（10）创建快速绘图

切换到【Tutorial1.CATAnalysis】窗口。（从【Window】窗口菜单选择【Tutorial1.CATAnalysis】）。在模型树上【AnalysisModel】分析模型分支下,右击体【Pendulum】。选择【New Function DisPlay】新函数显示,并巨选择【SYSTEM：Time】和【Pendulum：wy】,绘制出与上图相同的图像。

图22-18 曲线SYSTEM：Time-Pendulum：wy

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