4.3.3 Вращательный упругий элемент с коэффициентом жесткости

 Элемент описывает силовое взаимодействие между двумя узлами. Схематический вид элемента представлен на Рис. 92. Упругий момент прикладывается ко второму узлу элемента, и его направление противоположно направлению заданного вектора. Величина момента зависит от приведенного угла закрутки элемента. Приведенным углом называется проекция на заданный вектор вектора поворота второго узла элемента относительно первого узла. Элемент имеет линейную характеристику момента, задаваемую коэффициентом жесткости.
 
Рис. 92. Вращательный упругий элемент с коэффициентом жесткости
Синтаксис метода создания
springRotary(Body1, Point1, Vector1, Body2, Point2, К, M01=..., fi01=..., damp=..., work=..., color=..., visible=...)
Обязательные позиционные параметры метода
body Body1
Имя первого звена, на которое действует силовой элемент.
point Point1
Исходный центр узла силового воздействия элемента на первое звено. Копия этой точки Point1* прикрепляется к первому звену и используется для расчета силового воздействия элемента.
vector Vector1
Исходный вектор направления момента. Копия этого вектора Vector1* прикрепляется к первому звену и используется для расчета силового воздействия элемента.
body Body2
Имя второго звена, на которое действует силовой элемент.
point Point2
Исходный центр узла силового воздействия элемента на второе звено. Копия этой точки Point2* прикрепляется ко второму звену и используется для расчета силового воздействия элемента.
scalar K [force length / angle]
Коэффициент крутильной жесткости силового элемента.
Необязательные именованные параметры метода
 M01 = scalar [force length]
Значение упругого момента, действующего в исходном положении механизма со стороны элемента на звено Body2 в направлении, противоположном заданному вектору. При этом на звено Body1 действует такой же момент в направлении, совпадающем с направлением заданного вектора. По умолчанию M01 = 0 [N m].
 fi01 = scalar [angle]
Приведенный угол закрутки элемента в исходном положении. При положительном значении fi01 со стороны элемента на звено Body2 действует момент в направлении, противоположном направлению заданного вектора. При этом на звено Body1 действует такой же момент в направлении, совпадающем с направлением заданного вектора.
Параметры M01 и fi01 зависят друг от друга, поэтому их нельзя задавать одновременно. В случае, если ни один из этих параметров пользователем не определен, используется значение M01, принятое по умолчанию. То есть предполагается, что в исходном положении механизма упругое силовое воздействие элемента на звенья равно нулю.
 damp = scalar [time]
Относительный коэффициент демпфирования элемента.
work =..., color =..., visible =...
Параметры являются общими для всех методов создания силовых элементов и описаны в пункте «Необязательные именованные параметры всех методов создания» общей части раздела «Силовой элемент (force)» главы «Основные объекты».
Описание
При переводе проекта из режима редактирования в режим исследования для элемента выполняются следующие действия.
1.     Создается узел Node1*, прикрепленный к звену Body1. Центр узла совпадает с точкой Point1*, а ось X - с вектором Vector1*. Узел Node1* является узлом силового воздействия элемента на звено Body1. Направление оси X узла Node1* противоположно положительному направлению момента, приложенного к звену Body2.
2.     Определяется значение . Если задан именованный параметр fi01, то = fi01. Если задан именованный параметр M01, то =M01/K, где K - коэффициент крутильной жесткости силового элемента. Для обеспечения корректности моделирования абсолютные значения  не должны превышать .
3.     Создается узел Node2*, прикрепленный к звену Body2. Центр узла совпадает с точкой Point2*, а ориентация повернута относительно ориентации узла Node1* на угол  вокруг оси X. Узел Node2* является узлом силового воздействия элемента на звено Body2.
Момент, действующий со стороны элемента на узел Node2*, равен сумме упругого и демпфирующего моментов. Его значение в текущий момент времени определяется в соответствии со следующим выражением:
где  - коэффициент крутильной жесткости элемента;  - приведенный угол закрутки элемента - проекция вектора поворота узла Node2* относительно узла Node1* на ось X узла Node1*;  - относительный коэффициент демпфирования элемента;  - проекция угловой скорости вращения узла Node2* относительно узла Node1* на ось X узла Node1*.
Положительное направление момента  противоположно направлению оси X узла Node1*.
Сила, действующая со стороны элемента на узел Node2*, равна нулю.
Силовое воздействие элемента (сила, момент) на узел Node1* определяется из условия самоуравновешенности сил, действующих со стороны элемента на узлы Node1* и Node2*. Для данного элемента это означает, что на узел Node1* действуют нулевая сила и момент величиной  в направлении оси X узла Node1*.
Корректность расчета силового воздействия элемента обеспечивается для значений  в пределах .