牛頓擺Motion動作仿真

scliang

如下所做,似乎和實際情況還有差異.
實物圖


Motion作圖(應用重力及實體接觸)

如下同樣也是應用重力及實體接觸,作參考!





补充内容 (2014/1/6 19:25):
#19 附原檔

gt.adan

悲劇了…為何俺的結果是這樣…{:1_261:}

scliang

bruce850531tw 发表于 2014/1/2 15:23
球的那個是怎麼做出來的?

參考
http://www.solidworks.org.tw/for ... hread&tid=23744
http://bbs.icax.org/thread-911955-2-1.html

scliang

提供另個玩法

bywu1221

球是甚麼材料??
彈性係數為何?
碰撞後的行為
怪怪的{:1_286:}

scliang

bruce850531tw 发表于 2014/1/3 08:43
學習了~但是沒有彈出來
卸卸

技術好,撒的準唄

jonsan

偷吃步玩玩～～～

jonsan

gt.adan 发表于 2014/1/2 15:30
悲劇了…為何俺的結果是這樣…{:1_261:}

      阿單哥哥你可以先試試兩顆單擺鐵球擺動碰撞的模式，並且讓鐵球重量一樣，假設在理想狀況下，兩鐵球碰撞後沒有能量損失（亦即碰撞後沒有變形），那麼可以將恢復係數設定為完美值『1』來模擬看看。但是實際狀況並不是沒有能量損失，而是鐵球單擺由高處擺盪下來時，是位能轉換成動能的表現（假設空氣阻力對鐵球的影想甚小可忽略），此階段能量並無增減，只是型態作轉換而已，因此力學能守衡。但是鐵球擺動到了最低點並且正準備與另一棵球體作碰撞時，就不能單純的將能量視為轉換而已，因為鐵球在撞擊瞬間，兩接觸面定會產生變形，有了變形定會有能量損失，因此球體撞擊階段不能是力學能守衡，而是動量守衡。以上是小弟的拙見，單哥哥可以參考參考............

scliang

非常謝謝 jonsan 版主,給大家上了一門物理課.

臭臉翔

無忌天子 发表于 2014/1/6 09:57
可以模擬一下樂透出幾號嗎～？

看來需要請出D大了

http://www.solidworks.org.tw/for ... thread&tid=4263

臭臉翔

悲劇+1

scliang

gt.adan 发表于 2014/1/2 15:30
悲劇了…為何俺的結果是這樣…{:1_261:}

附原檔做參考 牛頓擺.rar (1.83 MB, 下載次數: 106)

2014/1/6 19:23 上傳

點擊文件名下載附件

jonsan

臭臉翔 发表于 2014/1/6 16:10
悲劇+1

      看樣子您的碰撞有能量損耗，所以鐵球的動能在碰撞後被其他顆鐵球削減掉了，簡單來說動能在碰撞過程中逐漸耗損進而轉換成其他形式的能量表現，很有可能是轉換成熱能的表現了，因此有能量損耗表示鐵球碰撞時其介面有產生變形，因此鐵球間的碰撞不是完全彈性碰撞，恢復係數也不會是1，應該會是介於非彈性碰撞與塑性碰撞之間的情況...........

scliang

jonsan 发表于 2014/1/6 20:47
看樣子您的碰撞有能量損耗，所以鐵球的動能在碰撞後被其他顆鐵球削減掉了，簡單來說動能在碰撞過程 ...

謝謝 版主分析原因,那就是sw不好調整和實物圖一樣嗎

jonsan

scliang 发表于 2014/1/6 21:28
謝謝 版主分析原因,那就是sw不好調整和實物圖一樣嗎

       模擬必須要有一些既定的條件，依此例而言，落垂落下的高度一致（意味著勢能Potential Energy是一致的）、球體的重量是一致的（嚴格來說應是質量）、加上繩索的粗細與延展性是一致的以及重力加速度為9.81m/s以及假設空氣阻力對改變落錘落下過程中能量轉換耗減的程度極小並且可以忽略其影響。在以上這些既定的條件下，球體間的恢復係數（Coefficient of restitution）若不一致時，則球體間碰撞後會產生不一樣的外效應，因此必須在這些條件成立的情況之下，才能控制恢復係數這一參數來改變碰撞後所產生不同的外在效應。因此，小弟認為只要能掌握著這些既定條件，再加上調整恢復係數這一參數，應該就能產生不同的碰撞效應了，提供參考指教............

jonsan

展示一下兩顆鐵球擺盪碰撞的情況.........

gt.adan

scliang 发表于 2014/1/6 19:23
附原檔做參考

謝謝梁兄的比較分享！
我是外行的看熱鬧，願多與您學習~~

jonsan

gt.adan 发表于 2014/1/6 23:11
謝謝梁兄的比較分享！
我是外行的看熱鬧，願多與您學習~~

阿單哥哥不用客氣，教學相長，互相學習，一同成長～～～

jonsan

碰撞運動的另一個例子
完全彈性碰撞


非彈性碰撞


塑性碰撞

無論是何種撞擊，撞擊後的物件，必定會遭受到地面對物件所產生之摩擦力對物件造成的衝量，而讓撞擊後的物件減慢速度直至停止。因為，衝量會改變物體的動量，此例子中，地面摩擦力對物件的衝量是讓物件被撞擊後減緩其速度的。

scliang

jonsan 发表于 2014/1/10 22:59
碰撞運動的另一個例子
完全彈性碰撞

感謝jonsan版主一再指導講解,不知所展示的軟體是否可以分析自由落體的模擬?

有個問題,公司有些 "塑膠射出件" 須作鋼塊重物自由落体的衝擊塑料零件測試,看是否會破裂,
所以就想用Motion算出衝擊力量之大小,但如圖1,圖2 ￠50鋼球衝擊鐵板作計算,怎會高度較高的落体,反而衝擊力較小,不知哪裡操作有誤.

圖1- 鋼球200mm高,衝擊力1800N

圖2- 鋼球240mm高,衝擊力1230N

jonsan

scliang 发表于 2014/1/11 19:32
感謝jonsan版主一再指導講解,不知所展示的軟體是否可以分析自由落體的模擬?

有個問題,公司 ...

案例一：自由落體撞擊試驗 - 落球高度4米
       經由案例一可以發現，落球在靜止狀態下的動量是 0（因為沒有初始速度），當落球撞擊至塑膠板材表面瞬間時的最終狀態的速度為 5.653 m/s   且撞擊瞬間為 0.85 sec，因此可以輕易的知道落球在與塑膠板材撞擊的瞬間其動量為 4.021x5.653 = 22.731 kg-m/s，因為衝量改變動量，亦即 Ft = mv2 - mv1，即 F x 0.85 = 22.731 kg-m/s，經整理後可得平均衝力為 F = 22.731 / 0.85 = 26.742 N


案例二：自由落體撞擊試驗 - 落球高度5米
       經由案例一可以發現，落球在靜止狀態下的動量是 0（因為沒有初始速度），當落球撞擊至塑膠板材表面瞬間時的最終狀態的速度為 9.316 m/s 且撞擊瞬間為 0.95 sec，因此可以輕易的知道落球在與塑膠板材撞擊的瞬間其動量為 4.021 x 9.316 = 37.460 kg-m/s，因為衝量改變動量，亦即 Ft = mv2 - mv1，即 F x 0.95 = 37.46 kg-m/s，經整理後可得平均衝力為 F = 37.46 / 0.95 = 39.43 N

總結：落球在4米高撞擊塑膠板材瞬間的平均撞擊力26.742 N < 落球在5米高撞擊塑膠板材瞬間的平均撞擊力39.43 N
備註：1. 落球直徑為0.8m。
          2. 塑膠板材尺寸為10m寬 x 0.3m厚。
          3. 小弟沒有按照梁哥哥的提供的數據下去測試，但結果梁哥哥可以參考參考。

scliang

謝謝回覆,很好的參考資料,
另是否可以告知  演示的軟體名稱 .

jonsan

scliang 发表于 2014/1/11 23:11
謝謝回覆,很好的參考資料,
另是否可以告知  演示的軟體名稱 .

案例三：自由落體撞擊試驗 - 落球高度200mm
       經由案例一可以發現，落球在靜止狀態下的動量是 0（因為沒有初始速度），當落球撞擊至塑膠板材表面瞬間時的最終狀態的速度為 1.962 m/s   且撞擊瞬間為 0.2 sec，因此可以輕易的知道落球在與塑膠板材撞擊的瞬間其動量為 0.063x1.962 = 0.123 kg-m/s，因為衝量改變動量，亦即 Ft = mv2 - mv1，即 F x 0.2 = 0.123 kg-m/s，經整理後可得平均衝力為 F = 0.123 / 0.2 = 0.615 N = 0.0627 kgf


案例四：自由落體撞擊試驗 - 落球高度240mm
       經由案例一可以發現，落球在靜止狀態下的動量是 0（因為沒有初始速度），當落球撞擊至塑膠板材表面瞬間時的最終狀態的速度為 2.158 m/s   且撞擊瞬間為 0.22 sec，因此可以輕易的知道落球在與塑膠板材撞擊的瞬間其動量為 0.063x2.158 = 0.136 kg-m/s，因為衝量改變動量，亦即 Ft = mv2 - mv1，即 F x 0.22 = 0.136 kg-m/s，經整理後可得平均衝力為 F = 0.136 / 0.22 = 0.618 N = 0.0630 kgf

總結：落球高度相差40mm，結果平均衝擊力彼此間沒有太大的差異。
備註：塑膠板材尺寸：1000mm寬 x 20mm厚
--> 梁哥哥：小弟使用您指定的數據再重新模擬一次，不知結果是不是您所期望的。

chyongyuan

哇~~~~大開眼界
雖然看不懂....但仍是下載來學習了...
謝謝分享

scliang

jonsan 发表于 2014/1/12 14:51
案例三：自由落體撞擊試驗 - 落球高度200mm
       經由案例一可以發現，落球在靜止狀態下的動量是 0（因 ...

謝謝版主這麼用心幫忙,在sw作的測試數據不重要,那僅是假設模擬的,
理論位能(Ep=mgh)應該是和落體高度(h)成正比,
就是跟在sw的模擬矛盾,才提出討論,當然也有可能因對sw的motion模擬使用設定不對的結果.
會考慮再用Working Model 2D模擬兩方比對作參考.

jonsan

scliang 发表于 2014/1/13 09:53
謝謝版主這麼用心幫忙,在sw作的測試數據不重要,那僅是假設模擬的,
理論位能(Ep=mgh)應該是和落體高度(h) ...

       梁哥哥所提出勢能與高度成正比的關係（落球相同質量，測試地點一樣的情況下才成立），這個論點毫無疑問是完全正確無誤的。落球高度越高勢能越大（只考慮重力對落球有顯著作用的情況下才成立），這點可從圖例所展示的模擬數據得知。但是，撞擊的問題最困難的地方似乎在於撞擊的剎那間，兩物體介於尚未反彈與即將反彈的臨界模糊地帶，這個模糊地帶的一剎那時間到底該如何界定？著實不是完全依靠模擬軟體來決定之，因為從案例三與案例四的模擬可以發覺到，撞擊瞬間的時間對於衝擊力的大小改變相當的敏感，由於這個模糊地帶，使得衝擊力道似乎不是很容易就能測量出來，所以小弟認為與其說撞擊力道的大小，不如稱作撞擊瞬間衝量的多寡（也就是將撞擊剎那間臨界模糊地帶的時間因素隱藏起來，不要與動量相除），排除撞擊瞬間的時間變因，利用衝量來比較撞擊的多與寡似乎會比較容易一些。以上是小弟拙劣的看法，提供梁哥哥參考與不吝指教...........

落球高度200mm，勢能為0.154J


落球高度240mm，勢能為0.175J

註記：高度240mm的衝擊力遠遠小於高度200mm的衝擊力，這個結果除了梁哥哥所提到的SW Motion模組參數設定的問題外，應該還有一個可能性的因素，即塑膠板材的材質特性。（也就是說，塑板的塑性程度越大，落球撞擊後能量耗損越多，越有足夠的時間讓落球減慢速度，相對的衝擊力就會減少。反之，若塑板的塑性程度越小，落球撞擊後能量耗損越少，落球沒有足夠的時間減慢速度就立即反彈，衝擊力也就顯得較多些了）

YOYOYO

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