Objekt-Eigenschaften
Typ
Linear
Bei diesem Typ wird eine lineare, gerade Spiralfeder zwischen den Objekten angberacht, die Sie unter Objekt A und Objekt B definieren. Die Position der Feder ist in diesem Falle irrelevant (es sei denn, ein Objekt wurde nicht definiert).
Winkelfeder
Hier wird eine Winkelfeder (Drehfeder) eingestellt, also eine Feder, die ein Drehmoment erzeugt (wirkend immer im Massenschwerpunkt des Objekts). In Uhrwerken wurden früher Winkelfedern verwendet. Die Position der Feder sollte dem gemeinsamen Drehpunkt der beiden beteiligten Objekte entsprechen (also dort, wo z.B. ein Scharnier-Konnektor positioniert ist, auch sollten Sie die visuelle Federebene in die Drehebene legen).
Linear + Winkelfeder
Hier werden beide oben genannten Federarten wirksam.
Ziehen Sie in diese beiden Felder Rigid Bodys (Bullet lässt auch Soft Bodies zu).
Die beiden Objekte können in die Felder Objekt A und Objekt B gezogen werden. Belegen Sie beide Felder, wird gemäß des Grundsatzes “actio = reactio” auf beide Objekte Kraft bzw. Drehmoment ausgeübt.
Wenn Sie eins der beiden Felder leer lassen, wird der Grundsatz "actio = reactio" außer Kraft gesetzt; die Kraft bzw. das Drehmoment wirken quasi aus dem Nichts heraus.
Wie die beiden zu verbindenden Objekte in der Reihenfolge Objekt A und Objekt B zugewiesen werden, spielt bis auf die Drehrichtung keine Rolle.
Referenzachsen werden überall dort benötigt, wo Winkel gemessen werden. Dies ist bei einer Drehfeder der Fall.
Beachten Sie, wie die beiden blauen "Federenden" sich jeweils nach der definierten Achse (der verknüpften Objekte) ausrichten. Objekt-Y-Achse würde in diesem Fall wenig sinnvoll sein.
Überall dort, wo Kräfte in ein Objekt geleitet werden, ist es mitunter wichtig, in welchem Objektbereich das geschieht. Greift die Kraft außerhalb des Massenschwerpunkts an, wird automatisch ein Drehmoment erzeugt und das Objekt versucht sich zu drehen.
Schwieriger wird’s beim Soft Body. Dort ist ja jeder Objektpunkt über Federn mit anderen Punkten verbunden. Greift die Kraft in nur einem Punkt an, kann es zu unschönen Ergebnissen kommen. Hier ist es möglich, die Wirkung über größere Bereiche einzuleiten.
Für diese Option gibt es keine weiteren Parameter, die Kraft wirkt im Massenschwerpunkt. Bei Soft Bodies hat das keine Verformung zur Folge.
Bei Auswahl dieser Option kann ein Objektpunkt bestimmt werden, wo die Kraft eingeleitet wird. Über Einflussbereich kann die Krafteinleitung auf einen größeren Bereich um diesen Objektpunkt ausgedehnt werden. Das ist nur für Soft Bodies von Bedeutung. Bei der Kombination Rigid Bodies/Konnektoren hat diese Einstellung keine Bedeutung.
Krafteinleitungen können auch per Map (Punkt-Selektions-Tag oder Vertex-Maps) vorgenommen werden. Es gibt hierbei dann einige zusätzlicher Parameter, die regeln, wie stark sich dann die Gestalt der selektierten (bzw. gewichteten) Punkte als ganzes ändern darf
Index[-2147483648..2147483647]
Index[-2147483648..2147483647]
Das ist die Objektindexnummer. Intern sind alle Objektpunkte eines polygonalen Objektes (auch für alle generierten) durchnummeriert. Im Editor wird das interaktiv angezeigt, wenn Sie die Werte hier durchbrausen lassen.
Übrigens sind alle Objektpunkte (hier aber nur für wirklich polygonale Objekte) im Struktur-Manager aufgelistet.
Sie können hier ein Punkt-Selektions-Tag oder Vertex-Maps reinziehen.
Da es für Soft Bodies nicht ganz einfach ist, Krafteinleitungen in einem einzelnen Objektpunkt zu verarbeiten (oft sieht das unrealistisch aus), kann mit Einflussbereich ein einstellbarer Bereich um diesen Punkt definiert werden, wo die Kräfte mit linear abnehmender Wirkung eingeleitet werden. Bei Werten von 100% wird das gesamte Mesh erfasst, wobei der Polygonpunkt (bzw. die Punktselektion) mit 100% gewichtet werden und der entfernteste Punkt mit 0%. Bei kleineren Werten reagieren zunehmend weniger Punkte auf die Krafteinleitung, bei Werten um 1% wird nur ein Punkt bzw. nur die Selektion beeinflusst (wobei dann intern durch Schutzmechanismen dann doch größere Werte wirken).
Andererseits kann ein kleiner Wert dann sinnvoll sein, wenn Sie größere, durch Punktselektion definierte Bereiche (denken Sie an schlauchförmige Soft Bodies, die per Konnektor an einem Endpunktkreis befestigt sind) an Konnektoren, Federn oder Motoren gekoppelt werden wollen.
Markierte Punkt-Selektion eines Soft Bodies wird von einer Feder gezogen, gleichzeitig fällt eine Kugel auf die Selektion. Rechts oben kleiner, rechts unten großer Wert für Formbewahrung.
Mit diesem Wert bestimmen Sie, inwieweit die Selektion bzw. die durch die Vertex-Map beeinflusste Punktgeometrie bei Krafteinleitung verformt werden können. Kleine Werte lassen starke, große Werte zunehmend weniger Verformungen zu.
Die Formbewahrung funktioniert intern über Federn, deren Dämpfung hier eingestellt werden kann. Kleine Werte lassen Schwingungen langsamer abklingen als große.
Wie unter Objekt A schon erwähnt, gilt "actio = reactio" für die beiden Objekte. Wenn Sie physikalisch unkorrekt (was aber in den meisten Anwendungsfällen unerheblich sein dürfte) Kraft bzw. Drehmoment nur auf eines der beiden Objekte wirken lassen wollen, so können Sie das in diesem Auswahlmenü einstellen.
Die Ruhelänge der Feder ist die Federlänge, bei der die Feder keine Kraft ausübt. Mittels des Buttons Ruhelänge setzen kann die aktuelle Federlänge als Ruhelänge gesetzt werden. Bei der Winkelfeder arbeiten Sie mit den ähnlichen Parameter Ruhewinkel und Ruhewinkel setzen.
Eine Federhärte (auch als "Federkonstante" in der Physik bekann) definiert, wie gross die Kräfte sind, die die Feder bei Längenänderung aus der Ruhephase, ausübt. Je härter die Feder ist, desto schwerer lässt Sie sich in der Länge zusammendrücken bzw. auseinander ziehen (und desto schneller schwingt sie).
Jede echte Feder hört irgendwann auf zu schwingen. Verantwortlich dafür ist Materialreibung in der Feder. Diesen Effekt stellen Sie mit Dämpfung ein. Ist die Dämpfung 0, schwingt die Feder unendlich lange (es sei denn, bei den beteiligten Objekten ist ihrerseits eine Dämpfung eingestellt). Je größer die Dämpfung, desto schneller kommt die Feder bei einem Schwingungsvorgang zur Ruhe.
Darüber hinaus sind Dämpfungen wichtig, um Simulations-Setups nicht explodieren zu lassen. Dämpfungen entnehmen dem System Energie, so dass sich Bewegungen nicht aufschaukeln.
Verformende und brechende Federn
Die hier einzugebenden Werte beziehen sich auf die Auslenkung aus der Feder-Ruhelänge. Analog funktionieren die Drehfederwerte, nur auf Winkelauslenkungen bezogen.
Solange eine Feder unterhalb der hier eingestellten Längen/Winkel (ausgehend von der Ruhelänge bzw. Ruhewinkel) gedehnt wird, verhält sich die Feder voll elastisch und kehrt nach Wegfall der angreifenden Kraft in ihre Ruhelage bzw. ihren Ruhewinkel zurück. Werden die Grenzwerte überschritten, verformt sich die Feder plastisch, d.h. sie kehrt nach Kraftwegfall nicht mehr in ihre Ruhelage zurück und bleibt verformt.
Kurzes Rechenbeispiel: Sie haben eine Feder mit der Ruhelänge 100cm und einer Elastischen Dehnungsgrenze von 20cm. Sie ziehen die Feder jetzt auf eine Länge von 150cm. Nach Wegnahme der Kraft schwingt die Feder um ihre neue Ruhelänge von 150cm - 20cm = 130cm.
Wird eine Feder über die hier eingestellten Grenzen (ausgehend von der ursprünglichen Ruhelänge bzw. Ruhewinkel) gedehnt bzw. gestaucht, bricht sie, d.h. sie verhält sich, als wäre sie deaktiviert bzw. schlicht nicht mehr da.