-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 0
/
Elements.py
executable file
·229 lines (196 loc) · 11.4 KB
/
Elements.py
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
from HashTable import *
# Класс Elements содержит в себе массив шаров и координирует их движение между собой,
# в частности отслеживает и регулирует столкновение шаров
# В будущем нужно реализовать проверку о ненакладывании мячей один на другой
def distanceNext(i, j):
# Расстояние между двумя шарами в следующий момент времени
return sqrt(((i.x + i.velocityX * deltaTime) - (j.x + j.velocityX * deltaTime)) ** 2 + (
(i.y + i.velocityY * deltaTime) - (j.y + j.velocityY * deltaTime)) ** 2)
def isCross(i, j):
# проверяем столкнулись ли шары и если да -- двигаются ли они навстречу друг другу
if distanceNext(i, j) < distanceNow(i, j) < (i.radius + j.radius):
return True
return False
def rotationBallHerz(i, j, velocityThetaI, velocityThetaJ, velocity1YLocal, velocity2YLocal, velocity1XLocal,
velocity2XLocal):
n = sqrt((16 * i.radius * j.radius) / (9 * pi ** 2 * kn ** 2 * (i.radius + j.radius)))
mu = 2000
force = mu * n * sqrt(abs(velocity1XLocal - velocity2XLocal)) ** 3
i.velocityTheta += force / (i.radius * i.mass) * (1 - i.cs) * (velocity1YLocal - velocity2YLocal)
def rotationHerz(i, j, velocity1YLocal, velocity2YLocal, velocity1XLocal, velocity2XLocal):
velocityThetaI = i.velocityTheta
velocityThetaJ = j.velocityTheta
rotationBallHerz(i, j, velocityThetaI, velocityThetaJ, velocity1YLocal, velocity2YLocal, velocity1XLocal,
velocity2XLocal)
rotationBallHerz(j, i, velocityThetaI, velocityThetaJ, velocity2YLocal, velocity1YLocal, velocity1XLocal,
velocity2XLocal)
velocity1YLocal -= sqrt(i.momentInertial * i.velocityTheta ** 2 / i.mass)
velocity2YLocal -= sqrt(j.momentInertial * j.velocityTheta ** 2 / j.mass)
def method(i, j):
# Решение задачи о нецентральном упругом ударе двух дисков, путём приведения к задаче о
# столкновении шаров по оси Х(линия столкновения становится горизонтальной, происходит
# переход в локальную систему координат)
# Также учет диссипации при каждом столкновении шаров
# Угол между линией удара и горизонталью
gama = atan2((i.y - j.y), (i.x - j.x))
# Углы направления шаров в локальной системе координат
alphaRadian1Local = i.alphaRadian - gama
alphaRadian2Local = j.alphaRadian - gama
# Скорости шаров в локальной системе координат
velocity1XLocal = i.velocityAbsolute * cos(alphaRadian1Local)
velocity1YLocal = i.velocityAbsolute * sin(alphaRadian1Local)
velocity2XLocal = j.velocityAbsolute * cos(alphaRadian2Local)
velocity2YLocal = j.velocityAbsolute * sin(alphaRadian2Local)
# Непосредственно решение задачи о нецентральном упругом ударе двух дисков
velocity1XLocalNew = ((i.mass - j.mass) * velocity1XLocal + 2 * j.mass * velocity2XLocal) / (i.mass + j.mass)
velocity2XLocalNew = (2 * i.mass * velocity1XLocal + (j.mass - i.mass) * velocity2XLocal) / (i.mass + j.mass)
# Демпфирование
dampeningNormalI = (velocity1XLocalNew - velocity2XLocalNew) * i.cn
dampeningNormalJ = (velocity2XLocalNew - velocity1XLocalNew) * j.cn
dampeningTangentI = (velocity1YLocal - velocity2YLocal - (
i.velocityTheta * i.radius + j.velocityTheta * j.radius)) * i.cs
dampeningTangentJ = (velocity2YLocal - velocity1YLocal - (
i.velocityTheta * i.radius + j.velocityTheta * j.radius)) * j.cs
# # Учет демпфирования
velocity1XLocalNew = dampeningVelocity(dampeningNormalI, velocity1XLocalNew)
velocity2XLocalNew = dampeningVelocity(dampeningNormalJ, velocity2XLocalNew)
# velocity1YLocal = dampeningVelocity(dampeningTangentI, velocity1YLocal)
# velocity2YLocal = dampeningVelocity(dampeningTangentJ, velocity2YLocal)
# Задание новой угловой скорости дисков
# rotationHerz(i, j, velocity1YLocal, velocity2YLocal, velocity1XLocal, velocity2XLocal)
# Возвращение к глобальной системе координат
newAlphaI = atan2(velocity1YLocal, velocity1XLocalNew + eps) + gama
newAlphaJ = atan2(velocity2YLocal, velocity2XLocalNew + eps) + gama
newVelocityAbsoluteI = sqrt(velocity1XLocalNew ** 2 + velocity1YLocal ** 2)
newVelocityAbsoluteJ = sqrt(velocity2XLocalNew ** 2 + velocity2YLocal ** 2)
# Задание нового вектора скорости
i.changeVelocity(newAlphaI, newVelocityAbsoluteI)
j.changeVelocity(newAlphaJ, newVelocityAbsoluteJ)
class Elements:
def __init__(self, balls, canvas):
self.balls = balls
self.deadMass = 0
self.saveMass = 0
for ball in balls:
self.saveMass += 4 / 3 * pi * (ball.radius ** 3)
self.started = False
self.canvas = canvas
self.deadBalls = []
# self.startEnergy = self.energy()
# self.step = 0
print('start')
self.hashTable = HashTable(self.balls)
self.pairs = self.hashTable.getPairs(self.balls)
# for i in range(self.hashTable.elementsOfX):
# canvas.create_line(displayRatio * i * self.hashTable.delta, 0, displayRatio * i * self.hashTable.delta,
# displayRatio * self.hashTable.height)
# for i in range(self.hashTable.elementsOfY):
# canvas.create_line(0, displayRatio * i * self.hashTable.delta, displayRatio * self.hashTable.width,
# displayRatio * i * self.hashTable.delta)
# def energyMonitoring(self):
# print("Количество энергии", self.energyToSee(), "\n")
def start(self, event):
self.started = True
# self.energyMonitoring()
def begin(self):
self.started = True
# self.energyMonitoring()
def exit(self, event):
self.started = False
saveResults(self)
# self.energyMonitoring()
# plotter()
# def energyToSee(self):
# energyCount = 0
# for ball in self.balls:
# energyCount += 0.5 * ball.mass * (ball.velocityAbsolute ** 2) + 0.5 * ball.momentInertial * (
# ball.velocityTheta ** 2) + ball.mass * MoveWall.getInstance().accelerationY * (
# MoveWall.getInstance().maxY - ball.y)
# return energyCount
#
# def energy(self):
# energyCount = self.energyKinetic() + self.energyPotential()
# # summaryPlot.append(energyCount)
# return energyCount
# def energyKinetic(self):
# energyCount = 0
# for ball in self.balls:
# energyCount += 0.5 * ball.mass * (ball.velocityAbsolute ** 2) + 0.5 * ball.momentInertial * (
# ball.velocityTheta ** 2)
# kineticPlot.append(energyCount)
# return energyCount
# def energyPotential(self):
# energyCount = 0
# for ball in self.balls:
# energyCount += ball.mass * MoveWall.getInstance().accelerationY * (MoveWall.getInstance().maxY - ball.y)
# if isForce:
# for interaction in ball.interactionArray:
# if interaction.isBall:
# energyCount += (interaction.stiffness * interaction.entryNormal ** 2) / 4
# else:
# energyCount += (interaction.stiffness * interaction.entryNormal ** 2) / 2
#
# potentialPlot.append(energyCount)
# return energyCount
def draw(self):
for ball in self.balls:
ball.draw()
MoveWall.getInstance().draw()
def writeFile(self, file: TextIO, time: float):
for i, ball in enumerate(self.balls):
# ballInit: i x y theta radius color
file.write(
ballInitFlag + inLineDelimiter + str(i) + inLineDelimiter + str(ball.x) + inLineDelimiter + str(
ball.y) + inLineDelimiter + str(ball.theta) + inLineDelimiter + str(
ball.radius) + inLineDelimiter + ball.color + inLineDelimiter + '\n')
lines = MoveWall.getInstance().lines
for i, line in enumerate(lines):
# wallInit: i x1 y1 x2 y2
file.write(
wallInitFlag + inLineDelimiter + str(i) + inLineDelimiter + str(line.x1) + inLineDelimiter + str(
line.y1) + inLineDelimiter + str(line.x2) + inLineDelimiter + str(line.y2) + inLineDelimiter + '\n')
for ball in self.deadBalls:
file.write(utilsFlag + inLineDelimiter + str(ball) + '\n')
mass = 4 / 3 * pi * (ball ** 3)
self.deadMass += mass
self.saveMass -= mass
if len(self.deadBalls) > 0:
file.write(strangeFlag + inLineDelimiter + str(self.deadMass) + inLineDelimiter + str(self.saveMass) +
inLineDelimiter + str(time) + '\n')
file.write(nextStepFlag + inLineDelimiter + '\n')
self.deadBalls.clear()
self.pairs = self.hashTable.getPairs(self.balls)
def printPairs(self):
for pair in self.pairs:
print(pair.i.number, pair.j.number)
print('==========================================')
def move(self):
self.calculation()
# self.energy()
# self.step += 1
# stepCount.append(self.step)
MoveWall.getInstance().move()
for ball in self.balls:
ball.move()
def calculation(self):
# В случае касания шара с шаром или шара со стенкой -- отключается для этого шара поле ускорений
# Дело в том что если этого не делать ускорение продавит шар за пределы стенки в какой-то момент,
# а именно в тот момент, когда шары должны находиться в состоянии равновесия.
# Это особенность только аналитического метода
self.setAcceleration()
# В случае столкновения шаров друг с другом решается задача о нецентральном неупругом ударе
for pair in self.pairs:
i = pair.i.number
j = pair.j.number
if isCross(self.balls[i], self.balls[j]):
method(self.balls[i], self.balls[j])
def setAcceleration(self):
for ball in self.balls:
ball.isCrossAnything = ball.crossPolygon()
for i in range(len(self.balls)):
for j in range(i + 1, len(self.balls)):
if distanceNow(self.balls[i], self.balls[j]) < (self.balls[i].radius + self.balls[j].radius):
self.balls[i].isCrossAnything = True
self.balls[j].isCrossAnything = True
for ball in self.balls:
ball.setAcceleration()