2.6 Силовое взаимодействие точка-линия «шарик в трубе»
Элемент описывает контактное взаимодействие между точкой и внутренней поверхностью трубки. Поверхность трубки определяется по линии и функции величины зазора. Взаимодействие осуществляется с внутренней поверхностью полученной трубки. На точку контакта действуют следующие силы:− Сила упругой нормальной реакции со стороны поверхности, ее направление совпадает с направлением нормали поверхности в окрестности внедрения точки.
− Сила нормального демпфирования, вектор силы коллинеарен вектору силы нормальной реакции.
− Сила трения, которая возникает при движении точки вдоль поверхности.
Схематический вид элемента представлен на рис. 3.
Рис. 3. Силовое взаимодействие точка-линия «шарик в трубе»
Точка и линия обязательно должны быть прикреплены к звеньям механической системы. Звено, к которому прикреплена точка, будем называть первым звеном. Звено, к которому прикреплена линия, будем называть вторым звеном.
Также данный силовой элемент может быть использован для расчета контактного взаимодействия между сферой и внутренней поверхностью трубки. Для этого необходимо определить необязательный именованный параметр RC – радиус контактирующей сферы; заданная пользователем точка Point при этом интерпретируется как центр этой сферы.
Синтаксис метода создания
contactPLpipe (Point, Line, Gap, contactParams, D_max=…, RC=…, BeginEdge=…, EndEdge=…, work=..., color=..., visible=...)
Обязательные позиционные параметры метода
point Point
Точка силового взаимодействия.
line Line
Центральная линия трубки.
function Gap [length]<[length]>
Функция величины зазора в зависимости от длины кривой.
template contactParams
Шаблон параметров контактного взаимодействия. Шаблон должен иметь один из следующих допустимых типов: ПКВ1, ПКВ2, ПКВ3, ПКВ4, ПКВ5.
Необязательные именованные параметры метода
D_max = scalar [length]Предельная глубина контакта. При глубине контакта, превышающей значение этого параметра, силы взаимодействия между точкой и линией обнуляются. По умолчанию D_max = 1 [m].
RC = scalar [length]Радиус контактирующей сферы с центром в точке Point. Нулевому значению радиуса соответствует точка. По умолчанию RC = 0 [m].
BeginEdge = [OpenEdge:/ClosedEdge:]
Флаг, определяющий поведение силового элемента в начальной точке линии. По умолчанию BeginEdge = OpenEdge:.
BeginEdge = OpenEdge:Открытый конец линии. При выходе за пределы линии силовой элемент выдает нулевое значение.
BeginEdge = ClosedEdge:Закрытый конец линии. При выходе за пределы линии силовой элемент выдает нулевое значение в пределах окрестности начальной точки и ненулевое значение при выходе за пределы этой окрестности.
EndEdge = [OpenEdge:/ClosedEdge:]
Флаг, определяющий поведение силового элемента в конечной точке линиии. По умолчанию EndEdge = OpenEdge:.
EndEdge = OpenEdge:Открытый конец линии. При выходе за пределы линии силовой элемент выдает нулевое значение.
EndEdge = ClosedEdge:Закрытый конец линии. При выходе за пределы линии силовой элемент выдает нулевое значение в пределах окрестности конечной точки и ненулевое значение при выходе за пределы этой окрестности.
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
Расчетная схема силового элемента полностью совпадает с расчетной схемой силового элемента «Силовое взаимодействие точка-поверхность 2» (force contactPS2). При этом точка проекции 
вычисляется как пересечение кратчайшего перпендикуляра от точки Point до линии Line с границей трубки. Нормаль Normal определяется как внутренняя нормаль к поверхности трубки в точке (см. рис. 4), таким образом, учитывается изменение функции зазора Gap в рассматриваемой области.
вычисляется как пересечение кратчайшего перпендикуляра от точки Point до линии Line с границей трубки. Нормаль Normal определяется как внутренняя нормаль к поверхности трубки в точке (см. рис. 4), таким образом, учитывается изменение функции зазора Gap в рассматриваемой области.
Рис. 4. Определение точки проекции и нормали к поверхности
При задании параметров силового элемента необходимо обратить внимание, что функция Gap задает не радиус трубки, а величину зазора между сферой и поверхностью трубки, соответствующего «идеальному» движению центра сферы вдоль центральной линии трубки. Если пользователем определяется необязательный именованный параметр RC, функция радиуса трубки в зависимости от длины кривой определяется как сумма радиуса сферы и величины зазора:
.Данный случай проиллюстрирован на рис. 5. Если параметр RC не переопределяется и, следовательно, равен 0, то радиус трубки будет совпадать с величиной зазора.
Рис. 5. Определение радиуса трубки в случае ненулевого радиуса сферы RC
Отсутствие проекции точки Point на центральную линию трубки свидетельствует о выходе за пределы линии. В этом случае поведение силового элемента определяется флагами BeginEdge и EndEdge. Если флаг, соответствующий ближайшей к точке Point крайней точке линии установлен как OpenEdge:, то контакта нет. В противном случае соответствующий край трубки замыкается полусферой радиуса 
, где 
– соответствующая крайней точке длина кривой, и контакт происходит с внутренней поверхностью полусферы.
, где – соответствующая крайней точке длина кривой, и контакт происходит с внутренней поверхностью полусферы.Если центральная линия трубки Line замкнута, то параметры BeginEdge и EndEdge не имеют смысла и не оказывают никакого действия на расчет силового элемента.
Внутренние системные объекты
sensor distance [length]
Глубина контакта. Если контакта нет или превышена предельная глубина контакта, то датчик выдает нулевое значение.