SOLIDWORKS Motion 模型動作的方程式是由一組耦合微分及代數的方程式定義。 對這些方程式的數值解答是由在每個時間步階滿足代數限制方程式的同時求出不同的方程式的積分而來。
當在高及低的頻率特徵值間有相當大的範圍時,一組微分方程式在數值上是剛性的,高頻率的特徵值是超阻尼的( overdamped)。動作方程式求解的速度取決於方程式的數值剛性。方程式愈為剛性,則求解的速度越慢。
剛性積分法是解出剛性系統的有效計算方法。數值剛性的微分方程式需要剛性的積分方法來有效的計算求解,因為求出微分方程式的其他類型方法效果不佳且過於緩慢。
SOLIDWORKS Motion 求解器提供三種計算動作的剛性積分法:
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由 C. W. Gear 所發展的 GSTIFF 積分法是一可變動順序、可變動步階大小的積分法。 這是 SOLIDWORKS Motion 求解器使用的預設方法。 GSTIFF 方法是計算許多動作分析問題位移的快速及正確方法。
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WSTIFF 是另一種可變動順序、可變動步階大小的剛性積分器。
GSTIFF 及 WSTIFF 在公式及行為上是類似的。 兩者都使用後向差分的公式。 其不同之處在於 GSTIFF 係數的計算是假定一固定的步階大小,而 WSTIFF 係數是步階大小的函數。 如果在積分的過程中,步階大小變更,GSTIFF 會有較小的錯誤,而 WSTIFF 可處理步階大小的改變而不會失去正確性。 當在模型中有不連續的力、不連續的動作或意外的事件時,例如接觸時,突然的步階大小變更會發生。
- SI2_GSTIFF 是穩定化的 Index-2 方法,修改自 GSTIFF 方法。 此積分方法提供對在動作方程式中速度及加速度項目的較佳錯誤控制。 假設動作夠平順,SI2_GSTIFF 速度及加速度的結果比使用 GSTIFF 或 WSTIFF 的計算更為精確,即使動作有著高頻率的振動。 SI2_GSTIFF 對較小的步階大小也較為精確,但是速度明顯的較慢。