3. УПРАВЛЯЮЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ПРОГРАММЫ 
ИНТЕГРИРОВАНИЯ УРАВНЕНИЙ ДВИЖЕНИЯ


3.1 Общие положения


Управляющая информация, необходимая для интегрирования уравнений 
математической модели, задается в файле с постоянным именем uprf, при работе в 
оболочке файлы с расширением upr. Первая строка указанного файла содержит 
значения управляющих переменных в свободном формате, вторая строка - 
обязательный комментарий (опускаться не может!) содержит, например, 
символическое обозначение управляющих переменных. Начиная с третьей строки 
могут задаваться описания контрольных точек для вывода результатов - см. РАЗДЕЛ 
4.
	В управляющие переменные для интегрирования уравнений введена 
переменная, от которой может зависеть возмущение конструкции, например, скорость 
движения транспортного средства или частота периодической силы. Далее такая 
переменная будет называться просто скоростью или частотой.


3.2 Управляющие переменные и формат их  задания


Управляющие переменные интегрирования задаются в одной первой строке в 
следующей последовательности:
1. Количество вариантов расчета - целое число. Вариантом расчета считается  
расчет при определенной скорости движения транспортной машины или частоте 
возмущающих сил. Число вариантов не ограничивается.
2. Начальная скорость (частота) варианта - вещественное число. Скорость 
задается в м/с, частота в герцах.
3. Шаг изменения скорости (частоты) - в тех же единицах, что и в предыдущем 
пункте.
4. Шаг интегрирования уравнений - вещественное число. Шаг задается в 
секундах.
5. Шаг записи результатов интегрирования в промежуточный файл хранения - 
вещественное число. Шаг записи результатов должен быть не меньше шага 
интегрирования.
6. Код расчета - целое число. Код расчета определяет тип возмущения, 
действующего на конструкцию. Установлены следующие коды расчета:
? код 1 - случайное воздействие со стороны дороги.
? код 2 - периодическое воздействие со стороны дороги.
? код 3 - воздействие со стороны дороги от единичной неровности
? код 4 - воздействие периодической силой, непосредственно 
приложенной к какой либо точке конструкции, кинематическое 
воздействие со стороны дороги при этом обнуляется.
? код 5 - возмущение специальными силами приложенными в точках 
конструкции.
? код 7 - линеаризация и расчет собственных частот и форм колебаний. 
Расчет собственных частот производится для конечного момента 
времени интегрирования.
? код 8 - сборка механизмов.
? код 9 - определение статического положения системы.
? код 10 - расчет управляемого движения системы методом обратной 
задачи.
7.Длина пути машины, на котором  интегрируются уравнения движения, или 
время интегрирования (см следующий пункт 8) - действительное число. Задается в 
метрах или в секундах. Время интегрирования при задании пути определяется 
отношением пути к скорости.
8.Длина пути или время, с которого начинается запись результатов 
интегрирования в промежуточный файл хранения. По кодам 1 - 3 в п.п. 7,8 задается 
путь, по кодам 4,5 - задается время. По кодам 1 - 3 в п.п. 2, 3 задается скорость, по 
кодам 4,5 - частота.
9.Количество вариантов по  начальным  условиям  -  целое  число. В данной 
версии всегда задается единица.
10.Код накопления результатов интегрирования - целое число. Код накопления 
указывает, какие параметры, получаемые при интегрировании, необходимо запомнить 
для дальнейшей обработки. Установлены следующие коды накопления:
1 - накапливаются все результаты интегрирования
2 - накапливаются перемещения, скорости, ускорения обобщенных 
координат
3 - накапливаются только перемещения обобщенных координат.
4 - накапливаются только скорости обобщенных координат.
5 - накапливаются только ускорения обобщенных координат.
6 - накапливаются относительные перемещения, скорости в с.э. и силы в 
них.
7 - накапливаются только те переменные, которые описаны в 
контрольных точках в файле uprf. Этот способ требует минимального объема 
дисковой памяти.


3.2.1 Задание типа процедуры интегрирования


	В системе моделирование подключено две процедуры интегрирования - метод 
Рунге - Кутта четвертого порядка и метод Чанга - метод первого порядка. Оба метода 
явные. Неявные методы (метод Гира) не включены в стандартную конфигурацию 
пакета, поскольку при тестовых расчетах для больших моделей не показали 
преимуществ.
	Тип процедуры интегрирования задается в коде расчета. При обычном задании 
кода расчета используется метод Рунге - Кутта. Для задания метода Чанга необходимо 
код расчета увеличить на 10. Например: код расчета 1 - метод Рунге Кутта, код расчета 
11 - метод Чанга.


3.3 Управляющая информация для расчета собственных частот и 
форм


При расчете собственных частот и форм используется дополнительная 
информация, которая заносится в файл epsilst. В указанном файле  в первой строке 
идут последовательно:
? отклонение координаты по  перемещению при линеаризации, по умолчанию 
- 0.0001,
? отклонение координаты по скорости при линеаризации, по умолчанию - 0,
? коэффициент кратности условной жесткости кинематических пар. Условная 
жесткость в кинематических парах определяется произведением 
максимального диагонального коэффициента матрицы жесткости упругой 
части конструкции на коэффициент кратности. Значение по умолчанию - 
100.
При отсутствии файла epsilst, берутся значения по умолчанию.
При расчете собственных частот и форм для нелинейной модели строится 
линеаризованная матрица жесткости. Матрица жесткости из-за нелинейностей может 
получаться несимметричной, в этом случае она симметризуется взятием среднего 
арифметического симметричных членов. Однако нужно обращать внимание, что такой 
прием может приводить к сильному искажению решения, например, появлению 
отрицательных частот.
Укажем, что линеаризация нелинейности типа рессоры НАМИ (п.п. 6.2) 
производится по внешней характеристике на текущем участке.
При построении матрицы жесткости программа запрашивает наличие в модели 
форм перемещений как твердого тела, и в случае утвердительного ответа запрашивает 
корректировочный множитель, который используется для корректировки матрицы. 
Корректировочный множитель имеет величину порядка низшей собственной 
ненулевой частоты колебаний. При выводе частоты приводятся к частотам исходной 
матрицы.
Корректировка матрицы может производиться так же при наличии нулевых 
диагональных членов, такие члены в этом случае заменяются значениями равным 
минимальному диагональному коэффициенту, деленному на 100.
При наличии в системе кинематических связей, такие связи заменяются 
упругими связями, с жесткостями, равными максимальному диагональному 
коэффициенту, умноженному на коэффициент кратности (по умолчанию 100). При 
выводе частот в этом случае выводятся только частоты, соответствующие реальным 
степеням свободы системы.
Если при расчете получается отрицательная собственная частота, то выдается 
соответствующее сообщение, а самой частоте присваивается малое положительное 
значение - 0.00008.
Значения частот и соответствующие им формы можно посмотреть, построив 
анимацию для форм колебаний.


3.4 Управляющая информация для расчета  моделей с 
кинематическими парами


При интегрировании уравнений с кинематическими парами используется 
информация из файла epsilon.dat - см. РАЗДЕЛ 9, при работе в оболочке такие файлы 
имеют расширение int. Если не используется схема стабилизации решения (первые три 
числа в файле равны 0), то для получения допустимого по точности решения, следует 
задать только погрешность смещения в шарнирах - пятый параметр в файле . 
Рекомендуемое значение погрешности - 0.0001. В случае превышения смещения в 
шарнирах заданного расчет будет останавливаться с сообщением "раскрытие 
шарниров". В таких случаях следует использовать стабилизацию решения в 
соответствии с изложенным в РАЗДЕЛе 9.


3.5 Управляющая информация для сборки моделей с кинематическими 
парами


При работе с моделями с кинематическими парами для начала решения 
необходимо знать начальное положение механизма - начальные условия. Для их 
определения служит код расчета 8 - сборка механизмов.
Для задания параметров сборки используется информация из файла epsilon.dat - 
см. РАЗДЕЛ 9 . При этом существенное значение имеют следующие параметры:
1 - коэффициент стабилизирующих консервативных сил,
2 - коэффициент стабилизирующих диссипативных сил,
5 - максимальная допустимая погрешность в шарнирах,
6 - код схемы стабилизации, 1-улучшенная, 0-обычная,
9 - код интегрирования уравнений Эйлера,
10 - коэффициент условия прекращения сборки из-за несходимости 
(целое число >= 1),
12 - шаг времени пересчета погрешности в шарнирах,
13 - шаг подсоединения уравнений связей при сборке,
14 - условие печати вычисления погрешности в шарнирах (0 есть печать, 
1 нет).
Алгоритмически сборка производится путем последовательного присоединения 
звеньев механизма или отдельных связей , что определяется 13-ым параметром файла 
epsilon.dat. Процесс сборки можно наблюдать, построив анимационное изображение 
движения системы при сборке.
Сборка может не сходиться по двум причинам - из-за несобираемости самого 
механизма и из-за того, что в процессе сборки механизм попадает в особое положение, 
из которого не может выйти. Причина эта может быть установлена при просмотре 
процесса сборки на аниматоре.
В первом случае исправляется расчетная схема модели или ее параметры.
Во втором - строится модифицированная модель, обеспечивающая достижение 
одного из возможных положений реальной модели, но содержащая измененные 
кинематические пары, возможно и с избыточными связями. Например, при 
использовании только сферических шарниров сборка будет сходиться всегда (при 
условии собираемости самого механизма).
Файл начальных условий, получаемый в конце сборки содержит одно из 
возможных начальных положений механизма, с которого можно начинать решение 
динамической задачи.
Сборка может проводиться поэтапно, параллельно с усложнением модели, 
путем добавления в нее новых тел. При этом каждое конечное положение предыдущей 
модели служит начальным для последующей.

3.6 Задание начальных условий


Начальные условия по умолчанию считаются нулевыми. Специально начальные 
условия могут задаваться из файлов с начальными условиями, при работе в оболочке - 
файлы с расширением ico.
	В качестве исходного приближения начальных условий используется файл 
default.ico, который автоматически формируется после ввода структуры модели. 
Однако при моделировании больших движений такие начальные условия не всегда 
соответствуют собранному механизму. Поэтому для определения начальных условий 
следует применить процедуру сборки.
После окончания интегрирования уравнений конечные значения переменных 
состояния запоминаются в файле initcond.ico. Этот файл можно использовать как 
начальные условия в следующих расчетах.
При каждом запуске rashet32 программа проверяет наличие файла с именем 
initcond.inp, и, если он существует, то считывает из него начальные условия, считая, 
что они записаны в формате файла initcond.ico. Другими словами, в файл initcond.inp 
копируется содержимое нужного файла initcond.ico.
Файл initcond.ico содержит записи с номерами тел и начальными условиями для 
этих тел. Файлы указанного формата могут использоваться для разных моделей, если в 
этих моделях нумерация идентичных тел совпадает. То есть, начальные условия для 
более простой модели могут использоваться для более сложной модели, если эта 
простая модель целиком входит в сложную и имеет одинаковую нумерацию общих тел 
и совпадающие степени свободы у таких тел.
Начальные условия для моделей с упругими телами находятся в два этапа. 
Сначала определяются начальные условия для модели в которой упругие тела описаны 
как твердые. Затем в полученном файле с начальными условиями модифицируются 
номера упругих тел - номера записываются со знаком минус. Такой 
модифицированный файл однократно используется для расчета модели с упругими 
телами. Полученные после такого расчета начальные условия можно в дальнейшем 
использовать при расчетах с упругими телами.


3.7 Управляющая информация для определения статического 
положения системы


При расчетах систем с упругими элементами и нагруженных постоянными 
силами (силами веса) для начала расчета необходимо определять статическое 
положение системы. Для этого используется код расчета 9. Условием нахождения 
статического положения является уменьшение кинетической энергии системы в 
максимуме ниже пороговой величины, определяемой параметром 5 в файле epsilon.dat 
- п.п.3.5. Статическое положение системы выводится в файл начальных условий - 
initcond.ico.


3-1

