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Wir alle haben bei der Arbeit mit Volumenmodellen auf Masseneigenschaften verwiesen, insbesondere wenn wir die SOLIDWORKS-Zertifizierungen! Die meisten nützlichen Informationen sind auf einen Blick verfügbar: Dichte, Masse, Volumen, Oberfläche, usw. Aber wie interpretiert man den Rest der Informationen, die in den Masseneigenschaften enthalten sind, insbesondere die Zahlen am unteren Rand? Was genau sagen sie uns?
Alles geht auf die Trägheitsmomente zurück, die von der Masse, der Form und der Achse eines Objekts abhängen. Rotation.
Jedes Objekt hat einen Massenschwerpunkt, der, wenn es an diesem Punkt in der Luft schwebt, perfekt ausgeglichen ist. Nehmen wir die folgende symmetrische komplexen Block als Beispiel können wir die Hauptachsen durch seinen Massenschwerpunkt sehen.
Wenn sich der Block um eine dieser Achsen drehen würde, würden wir die wichtigsten Werte für das Massen-Trägheitsmoment sehen, die in Einheiten von ML angezeigt werden2. Diese Werte stellen die Verteilung der Masse um jede Achse dar.
Die Zahlengruppen (3×3-Matrizen) am unteren Rand des Fensters Masseneigenschaften repräsentieren Trägheitstensoren.
Ohne zu technisch zu werden, stellen die Diagonalelemente dieser Matrizen immer Trägheitsmomente der Masse um die primären Achsen eines festgelegten Koordinatensystems. Jedes nicht-diagonale Element stellt eine Cross-Produkt MOI. Das Kreuzprodukt MOI ist eigentlich nur ein Hinweis auf die Symmetrie des Objekts. Wenn es ungleich Null ist, können wir ein außermittiges Drehmoment oder eine außermittige Beschleunigung erwarten, die zu einem Taumeln des Objekts führt, nicht zu einer reinen Drehung. Stellen Sie sich ein Autorad vor, das ausgewuchtet um ein Wackeln zu verhindern.
Sehen wir uns ein Beispiel für ein Objekt an, das nur um eine Ebene (XY) symmetrisch ist:
Hier sehen wir Nullwerte für alle Kreuzprodukte, die die Z-Achse enthalten (kein Wackeln in Z-Richtung). Das liegt daran, dass die Masse des Objekts entlang dieser Achse auf beiden Seiten der Symmetrieebene gleichmäßig verteilt ist.
Eine Möglichkeit, die Matrixnotation zu interpretieren, ist: Wenn sich ein Objekt um die X-Achse dreht, dann ist Lxx seine Trägheit ‚gegen‘ die Drehung um die X-Achse, während gleichzeitig Lxz seine Trägheit ‚gegen‘ die Drehung um die Z-Achse ist.
Schließlich haben Sie wahrscheinlich bemerkt, dass die Masseneigenschaften auch MOI-Werte über die Ausgabe-Koordinatensystem Achsen. Das OCS ist der Standard-Bezugsrahmen beim Starten eines Teils, einer Baugruppe usw., so dass seine Position davon abhängt, wie ein Modell aufgebaut ist.
Im folgenden Beispiel wurde der Block vom Standardursprung (vordere Ebene) aus nach vorne extrudiert, so dass sich sein OCS in der unteren hinteren linken Ecke befindet. Es ist erwähnenswert, dass die Position des Ausgabekoordinatensystems auch nach der Fertigstellung eines Teils leicht geändert werden kann, und zwar über Referenz-Geometrie.
Die untere Zahlenmatrix in Mass-Properties wird durch Verweis auf die Ausgabe-Koordinatensystem. In diesem Fall ist es einfach, sich vorzustellen, dass sich unser Beispielmodell um die OCS-Achsen dreht, und wie zu erwarten, sind die Trägheitsmomente viel größer. Auch hier wird das Trägheitsmoment um jede Achse in den Diagonalelementen ausgedrückt. Da das Modell jedoch nicht symmetrisch um eine der OCS-Achsen ist, sind die Werte in allen Kreuzprodukten ungleich Null.
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