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構造力学

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一般ジョイントで、剛性運動モデル(RBD)のすべての回転自由度を(並進の場合のように)具体的に制御できるオプションがないのはなぜですか。

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      一般ジョイントでは、意図的に個々の回転拘束は許可されていません。 3つの回転のうち1つを拘束することは、小さな回転では有意に聞こえますが、大きな回転では曖昧になることが問題です。以下の解説を参照してください。 – ジョイントは、通常は大きな回転で使用されます。 – 大きな回転を伴う場合、3つの回転はジョイントの参照座標系を中心とした回転ではなく、3つの角度のシーケンスとして定義されます。 – X回転を適用し、新しく更新された中間座標系を定義します。 – この2つ目の座標系を中心としたY回転を適用し、新しく更新された3つ目の座標系を定義します。 – この最後の座標系を中心としたZ回転を適用します。 – 2つ目と3つ目の座標系には、それ自体の位置を定義する物理特性はありません。それぞれの位置は、角度のシーケンスとしてのみ定義されます。 – つまり、3次元回転は3次元ベクトルと同じ数学を追随しておらず、3つの成分は相互に独立してはいません。 ここで、3つの軸のうち2つ(たとえば、XとZ)を解放したとします。 – Xは、参照座標系を中心としたX回転として明確に定義されますが、Y回転が定義されていないため、残念ながらZ回転の定義自体が非常に曖昧です。 – こうした理由から、2つのフリーな自由度を組み合わせることは許可されていません。 – 小さな回転を伴うケースでは、参照座標系を中心とした回転と、更新された座標系を中心とした回転はほぼ同じであるため、2つの回転をフリーにできます(ただし、ブロックされている)。 **注:回避策として、速度レベルで扱うことができます。 – ジョイント回転速度のX、Y、およびZ成分は3次元ベクトルで、参照座標系に相対的な可動座標系の回転速度の3つの成分です。 – 変位と同様、通常のベクトルであるため、ゼロ速度および非ゼロ速度の任意の組み合わせを指定できます。 – 3つの回転を伴うジョイントを使用して、Y回転を拘束するジョイントドライバを配置できます。