Translational Friction

Attrito da contatto tra corpi in movimento

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Descrizione

Il blocco Translational Friction rappresenta l'attrito da contatto tra corpi in movimento. La forza di attrito viene simulata in funzione della velocità relativa e si ipotizza che sia data dalla somma dei componenti di Stribeck, Coulomb e viscoso, come illustrato nella figura seguente.

L'attrito di Stribeck, F_S, è la caratteristica a pendenza negativa che si verifica a basse velocità [1]. L'attrito di Coulomb, F_C, determina una forza costante a qualsiasi velocità. L'attrito viscoso, F_V, oppone resistenza al movimento con una forza direttamente proporzionale alla velocità relativa. La somma degli attriti di Coulomb e di Stribeck in prossimità della velocità zero viene spesso definita attrito di distacco, F_brk. L'attrito viene approssimato con le seguenti equazioni:

$$F=\sqrt{2e}\left(F_{brk}-F_C\right)\cdot \exp \left(-{\left(\frac{v}{v_{St}}\right)}^2\right)\cdot \frac{v}{v_{St}}+F_C\cdot \tanh \left(\frac{v}{v_{Coul}}\right)+fv$$

$$v_{St}=v_{brk}\sqrt{2}$$

$$v_{Coul}=v_{brk}/10$$

$$v=v_R-v_C$$

dove

• F è la forza di attrito.

• F_C è l'attrito di Coulomb.

• F_brk è l'attrito di distacco.

• v_brk è la velocità dell'attrito di distacco.

• v_St è la soglia di velocità di Stribeck.

• v_Coul è la soglia di velocità di Coulomb.

• v_R e v_C sono rispettivamente le velocità assolute delle porte R e C.

• v è la velocità relativa.

• f è il coefficiente di attrito viscoso.

La funzione esponenziale utilizzata nel componente di Stribeck dell'equazione della forza è continua e decresce quando le grandezze della velocità sono maggiori della velocità dell'attrito di distacco.

La funzione tangente iperbolica utilizzata nel componente di Coulomb dell'equazione della forza garantisce che l'equazione sia regolare e continua attraverso v = 0, ma raggiunge rapidamente il suo valore massimo a velocità diverse da zero.

La direzione positiva del blocco va dalla porta R alla porta C. Questo significa che se la velocità della porta R è maggiore di quella della porta C, il blocco trasmette la forza da R a C.

Variabili

Per impostare la priorità e i valori target iniziali delle variabili del blocco prima della simulazione, utilizzare la sezione Initial Targets nella finestra di dialogo del blocco o nel Property Inspector (Controllo delle proprietà). Per ulteriori informazioni, consultare Set Priority and Initial Target for Block Variables.

I valori nominali consentono di specificare la grandezza prevista di una variabile in un modello. Utilizzare un ridimensionamento del sistema basato sui valori nominali aumenta la robustezza della simulazione. I valori nominali possono provenire da diverse sorgenti, una delle quali è la sezione Nominal Values nella finestra di dialogo del blocco o nel Property Inspector (Controllo delle proprietà). Per ulteriori informazioni, consultare Modify Nominal Values for a Block Variable.

Esempi

Sistema meccanico con attrito traslazionale

Questo esempio mostra una massa collegata a una molla e a uno smorzatore viscoso. La massa è azionata da una sorgente di velocità ideale attraverso un elemento di attrito. Il profilo di movimento della sorgente è selezionato in modo tale che, tracciando lo spostamento della massa rispetto allo spostamento fornito dalla sorgente, si ottenga una curva tipica di isteresi.

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Porte

Conservazione

R — Asta

meccanica traslazionale

Porta di conservazione meccanica traslazionale associata all'asta, ossia al corpo mobile.

C — Alloggiamento

meccanica traslazionale

Porta di conservazione meccanica traslazionale associata all'alloggiamento, ossia al corpo fisso.

Parametri

Breakaway friction force — Somma dell'attrito di Coulomb e dell'attrito statico

25 N (predefinito) | scalare

La forza di attrito di distacco, che è data dalla somma dell'attrito di Coulomb e dell'attrito statico. Deve essere maggiore o uguale al valore Coulomb friction force.

Breakaway friction velocity — Velocità di picco per l'attrito di Stribeck

0.1 m/s (predefinito) | scalare positivo

La velocità alla quale l'attrito di Stribeck raggiunge il suo picco. A questo punto, la somma dell'attrito di Stribeck e di Coulomb è pari a Breakaway friction force. Questo parametro specifica la soglia di velocità, che influisce sul compromesso tra precisione e velocità della simulazione.

Coulomb friction force — Attrito che ostacola il movimento

20 N (predefinito) | scalare

La coppia di forza di Coulomb, che è l'attrito che si oppone al movimento con una forza costante a qualsiasi velocità.

Viscous friction coefficient — Coefficiente di proporzionalità

100 N/(m/s) (predefinito) | scalare non negativo

Coefficiente di proporzionalità tra la forza di attrito e la velocità relativa. Il valore del parametro deve essere maggiore o uguale a zero.

Riferimenti

[1] Armstrong, B. and C.C. de Wit, Friction Modeling and Compensation, The Control Handbook, CRC Press, 1995.

Funzionalità estese

Generazione di codice C/C++
Genera codice C e C++ con Simulink® Coder™.

Cronologia versioni

Introdotto in R2007a

Vedi anche

Translational Damper | Translational Hard Stop | Translational Spring