无质量梁的力学特性及创建方法

无质量梁在梁的两端点间产生拉压力和扭转力矩。无质量梁为等截面梁。在施加无质量梁时，ADAMS/View在梁的两个端点创建两个标记点，先选择的构件上的标记点为I标记点，后选择构件上的标记点为J标记点。无质量梁产生的力和力矩的大小和梁端点处两标记点之间的相对位移和速度成线性关系。J标记点的x轴定义了梁的中心轴，y轴和z轴定义了梁横截面的主轴。当梁处于未偏转的位置时，I标记点和J标记点有相同的角速度方向。如图5-11所示，在梁的两端点之间，作用有线性的拉伸力和扭转力矩，包括：

图5-11 无质量梁

●轴向力（S1，S7）；

●y轴和z轴方向的转矩（S5，S6，S11和S12）；

●x轴方向的转矩（S4，S10）；

●剪切力（S2，S3，S8和S9）。

ADAMS/Solver采用下面的公式计算梁中力和力矩：

式中，F_x,F_y和F_z为x、y、z轴方向的拉压力；T_x,T_y和T_z为x、y、z轴方向的转矩；x,y和z为x、y、z轴方向I，J标记点之间的相对移动位移分量值；a,b和c为x、y、z轴方向I，J标记点之间的相对转动位移分量值；K和C为刚度系数和阻尼系数；L为梁I，J标记点之间的距离（梁的长度）；V_x,V_y和V_z为x、y、z轴方向I，J标记点之间的相对移动速度分量值；ω_x,ω_y和ω_z为x、y、z轴方向I，J标记点之间的相对转动速度分量值。

式（5-5）中刚度矩阵（K矩阵）和阻尼矩阵（C矩阵）均为对称矩阵，ADAMS/Solver采用下面的公式确定刚度矩阵中的各K值：

式中，E为材料的弹性模量；A为梁截面的面积；L为梁未发生变形时x轴方向的长度；P_y=12EI_zzA_sy/(GAL²)；P_z=12EI_yyA_sz/(GAL²)；A_sy,A_sz为y和z方向的铁木辛柯梁剪切变形修正系数。(www.xing528.com)

ADAMS/Solver采用下式计算反作用力构件J标记点处的反作用力和转矩：

创建无质量梁的方法如下：

（1）在作用力工具集中选择无质量梁工具图标。系统打开设置对话框，如图5-12所示。

（2）在第一个构件上，选择梁的端点位置，第一个构件为作用力作用的构件。

（3）在第二个构件上，选择梁的端点位置，第二个构件为反作用力作用的构件。

（4）选择梁截面的向上方向（y方向）。

在施加无质量之后，可以通过弹出式菜单，显示无质量的修改对话框。通过修改对话框，如图5-13所示，可以修改无质量梁的坐标系、刚度系数和阻尼系数、杨式模量和剪切模量、梁的长度和面积等。

图5-12 设置无质量梁

图5-13 修改无质量梁