xflow_2012学习资料（三）固体运动方式定义.pdfVIP

Xflow_2012 自编学习（三） 固体运动方式 XFlow_2012 能够处理大规模复杂模型，并且结合移动部分、强制或关联运动或接触建 模过程，极大地简化分析结构。Xflow_2012 中针对几何对象的运动过程模拟，提供4 中类 型运动定义方式。分别为： Fixed Enforced Rigid body dynamics Disabled 具体操作如图1 中，在Xflow_2012 中所有几何体在树目录的geometry 下拉框都有一个 shape，也即一个 shape 代表一个几何体，可以为点、线、面、体几何构成元素。在 shape 下面 Behavior 下面定义具体运动，如图 1 中所示，选择相应需要的运动方式，然后再继续 定义相应方式下的特定参数。 图1 几何体运动方式定义 1. Fixed 几何体自由度为零，solver 考虑几何体影响并参于计算。但在前几何操作里面，对于几 何体可以进行位置和方位的调整。同样在Behavior 下面对于position 和orientation，对于方 位，Orientation （0,0,0 ）deg 分别表示让几何体绕X 轴、y 轴、z 轴旋转的角度，如Orientation （0,180,0 ）表示绕y 轴旋转180 度。 图2 位置和方位定义 2. Enforced 此类型几何体运动方式定义就是指定运动规律，同时包括位置和角速度两种方式，对于 角速度方式，对应两种模式，一是Euler angles 欧拉角度，二是Axis angles 轴角度。Euler angles 为指定几何体绕笛卡尔坐标轴旋转动作行为，只需输入绕X、Y 、Z 轴的角速度；Axis angles 为指定几何体绕任意坐标轴旋转动作，需要输入轴方向和角速度。其次就是指定位置的定义 方式相对比较简单，给定X、Y 、Z 方向的运动方式。 此两种方式的函数表达式中，可以有效调用的函数变量只能为时间 t ，即都只能为时间 的函数，物理学讲即为运动方程S=S(t)、 A=A(t) 。具体设置情况如图3 中 图3 指定几何体运动方程 3. Rigid body dynamics 在Xflow_2012 中采用rigid body dynamics 时，几何体被视为刚体，定义刚体运动方式的 六自由度被激活，如X、Y 、Z 方向上的位置，X、Y 、Z 矢量轴上旋转，同时每个自由度还可 以受到外力或外部动量约束。如图4 中所示，激活刚体运动定义后，四个方面的条件需要设 置，分别为 Initial conditions、mechanical properties、Interaction properties 、constraints。下 面对应相应的四个方面做详细的介绍和说明。 图4 Rigid body dynamics 定义对话框 对于initial conditions，需要设置的是位置、速度、方位角度和角速度，如图5 中所示， 其中定义都是几何几何在模拟初始时刻的具体状态。 图5 initial conditions 的定义 对于 mechanical properties 几何力学性能定义中，又有三种不同的定义方式，分别为 automatic 、user defined、user defined full tensor，如图6 中所示。三种方式其实都一样，主 要是针对几何体的质量、密度、刚体对于莫点的转动惯量，所有力学项都在inertia tensor(惯 量张量)中去具体设定。 对于惯量张量自动设置方式，Xflow 能根据输入的密度自动计算几何体质量和惯量张量， 前提是物体质量是均匀分布的，如图6 中定义的方式一样。 图6 惯量张量定义三方式 对于惯量张量自定义方式，需要用户自己计算几何体的质量和惯量张量主对角三分量