transporto priemonių dinamika - Vilniaus Gedimino technikos ...

transporto priemonių dinamika - Vilniaus Gedimino technikos ... transporto priemonių dinamika - Vilniaus Gedimino technikos ...

dspace.vgtu.lt
from dspace.vgtu.lt More from this publisher
21.01.2015 Views

3.8.2. Niutono ir Oilerio lygčių sistema Nagrinėsime kūno judėjimą bendroje koordinačių sistemoje OXYZ . Tam tikrame kūno taške įvesime koordinačių sistemą OXYZ 1 1 1 1, kuri judės kartu su kūnu. Bet kokio kūno taško P poslinkių vektorius OXYZ koordinačių sistemoje lygus: { Rp}= { R01}+ { R1p}= { R01}+ [ A]{ r1 p} , (3.64) { } – taško O 1 koordinačių vektorius; R p { } – vektorius tarp čia R 01 1 taškų O 1 ir P; { r 1p } – vektorius tarp taškų O 1 ir P OXYZ 1 1 1 1 koordinačių sistemoje; [ A] – koordinačių transformacijos matrica (posūkio matrica) tarp OXYZ ir OXYZ 1 1 1 1 koordinačių sistemų. Vektoriaus { R p } variacija yra lygi: { p}= { 01}+ [ ]{ 1p}= { 01}+ [ ] [ 1]{ 1p}= δ R δ R δ A r δ R A δϕ r R 01 A r 1p 1 , (3.65) = δ{ }− [ ]⎡ ⎤ ⎣ ⎦ δ{ ϕ } arba matricine forma: R δ{ Rp}= ⎡[ E] −[ A]⎡r p⎤⎤ { } ⎣ ⎦ δ S δ x ⎣ , ⎧⎪ 01 ⎫⎪ ⎦ ⎨ ⎬ ⎩⎪ { ϕ } ⎭⎪ = [ ] {} 1 , (3.66) 1 čia [ S]= ⎡[ E] , −[ A]⎡ ⎣ r p ⎤⎤ ⎧⎪ R ⎣ 1 ⎦ ⎦ ; { } ⎫ 01 ⎪ {}= x ⎨ ⎬ ; (3.67) ⎩⎪ { ϕ 1 } ⎭⎪ { ϕ 1 } – kūno pasukimo apie OXYZ 1 1 1 1 ašis vektorius. Taško P greičių ir pagreičių vektoriai lygūs: { R ̇ R ̇ p}= { 01}+ [ A ][ ω ̃ 1]{ r 1p} ; (3.68) R ̇̇ R ̇̇ A 2 { p}= { }+ [ ][ ̃ ] { r p}+ [ A ]⎡ ̇̃ ⎤ 01 ω1 1 ⎣ ω 1 ⎦ { r 1p} , (3.69) 99

arba sutrumpinta forma: ⎧ Ṙ̇ { Ṙ̇ p}= ⎡[ E] −[ A]⎡r̃ p⎤⎤ ⎪{ } ⎫ 01 ⎪ , ⎣ ⎦ a S ⎣ 1 ⎦ ⎨ ⎬ + { 1}= [ ]{ ̇ẋ1}+ { a1}, (3.70) ⎩⎪ { ω̇ 1} ⎭⎪ čia T T x R T { 1} = ⎡{ 01} { ⎤ 2 , ω 1} ; { a 1 }= [ A][ 1 ] { r1 p } ⎣⎢ ⎦⎥ ω ; (3.71) [ ] – kampinio greičio vektoriaus { ω 1 } antisimetrinė matrica. ω 1 Pagal D’Alambero principą (3.53), T { } { }−{ } ∫ δ R R p p F dm 0 , (3.72) m ( ) = { } – kūną veikianti išorinė jėga, proporcinga kūno masei (tūrinė čia F jėga). Įstatę (3.66) ir (3.69) išraiškas į (3.72) ir įvertinę, kad variacijų vektorius nelygus nuliui, t. y. δ{}≠ x 0 , gauname: ⎡ E −[ A]⎡ ⎣ r̃ p ⎤ ⎤ 1 ⎢ ⎦ ⎥ T T ∫ ⎢ T d T ⎥ m{ ̇̇1 x }+ ∫[ S] { a 1 } dm − ∫ [ S] { F} dm = 0 m − ([ A]⎡ ⎣ r p ⎤ ⎦ ) ⎡ ⎣ r p ⎤ ⎡ ⎦ ⎣ r p ⎤ ⎣⎢ ̃1 ̃1 ̃ m m 1 ⎦ ⎦⎥ (3.73) Iš lygčių sistemos (3.73) gauname kūno slenkamojo ir sukamojo judesio judėjimo lygčių sistemas: čia [ M11]{ Ṙ̇ 01}− [ M12 ]{ ω̇1}= { F}+ [ A] ω ̃1 2 { S1} ; [ M ]{ Ṙ̇ }+ [ M ]{ ω̇ }=−[ ω̃][ I ]{ ω }−{ f }, (3.74) 21 01 22 1 1 1 1 [ M11]= ∫ [ E] dm ; M12 A ∫ r ip dm ; m M M T 21 12 [ ]= [ ] ⎡ ⎣ ⎤ ⎦ [ ]= [ ] ; [ M ]= ⎡r ⎤ ⎣ ⎦ dm = [ I ] T T { }= ⎡ ⎤ ⎣ ⎦ [ ] { } m ∫ ; 22 ip 1 { }= { } f1 ∫ r ip A F dm ; S1 ∫ r1p dm ; 100 m

arba sutrumpinta forma:<br />

⎧ Ṙ̇<br />

{ Ṙ̇<br />

p}= ⎡[ E] −[ A]⎡r̃<br />

p⎤⎤<br />

⎪{ } ⎫<br />

01 ⎪<br />

, ⎣ ⎦<br />

a S<br />

⎣<br />

1 ⎦ ⎨ ⎬ + { 1}= [ ]{ ̇ẋ1}+ { a1}, (3.70)<br />

⎩⎪ { ω̇<br />

1}<br />

⎭⎪<br />

čia<br />

T T<br />

x R T<br />

{ 1} =<br />

⎡{ 01} { ⎤<br />

2<br />

, ω 1}<br />

; { a 1 }= [ A][ 1 ] { r1<br />

p }<br />

⎣⎢<br />

⎦⎥<br />

ω ; (3.71)<br />

[ ] – kampinio greičio vektoriaus { ω 1 } antisimetrinė matrica.<br />

ω 1<br />

Pagal D’Alambero principą (3.53),<br />

T<br />

{ } { }−{ }<br />

∫ δ R R p p F dm 0 , (3.72)<br />

m<br />

( ) =<br />

{ } – kūną veikianti išorinė jėga, proporcinga kūno masei (tūrinė<br />

čia F<br />

jėga).<br />

Įstatę (3.66) ir (3.69) išraiškas į (3.72) ir įvertinę, kad variacijų vektorius<br />

nelygus nuliui, t. y. δ{}≠ x 0 , gauname:<br />

⎡ E −[ A]⎡ ⎣<br />

r̃<br />

p<br />

⎤ ⎤<br />

1<br />

⎢<br />

⎦ ⎥<br />

T<br />

T<br />

∫ ⎢<br />

T<br />

d<br />

T ⎥<br />

m{ ̇̇1 x }+ ∫[ S] { a 1 } dm − ∫ [ S] { F} dm = 0<br />

m − ([ A]⎡ ⎣<br />

r p<br />

⎤ ⎦ ) ⎡ ⎣<br />

r p<br />

⎤ ⎡ ⎦ ⎣<br />

r p<br />

⎤<br />

⎣⎢<br />

̃1 ̃1 ̃<br />

m<br />

m<br />

1 ⎦ ⎦⎥<br />

(3.73)<br />

Iš lygčių sistemos (3.73) gauname kūno slenkamojo ir sukamojo<br />

judesio judėjimo lygčių sistemas:<br />

čia<br />

[ M11]{ Ṙ̇ 01}− [ M12 ]{ ω̇1}= { F}+ [ A] ω ̃1 2 { S1}<br />

;<br />

[ M ]{ Ṙ̇ }+ [ M ]{ ω̇ }=−[ ω̃][ I ]{ ω }−{ f }, (3.74)<br />

21 01 22 1 1 1 1<br />

[ M11]= ∫ [ E]<br />

dm ; M12<br />

A ∫ r ip dm ;<br />

m<br />

M M T<br />

21 12<br />

[ ]= [ ] ⎡ ⎣<br />

⎤ ⎦<br />

[ ]= [ ] ; [ M ]= ⎡r ⎤ ⎣ ⎦<br />

dm = [ I ]<br />

T T<br />

{ }= ⎡ ⎤ ⎣ ⎦ [ ] { }<br />

m<br />

∫ ;<br />

22 ip 1<br />

{ }= { }<br />

f1<br />

∫ r ip A F dm ; S1 ∫ r1p<br />

dm ;<br />

100<br />

m

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!