Нагрузки, которые видно до того, как их приложили

Граничные условия — то место, где расчёты идут не туда, и идут молча. Нагрузка не на ту грань, закрепление, снявшее степень свободы, которую вы хотели оставить, сила вдоль глобальной оси там, где вы думали в локальной, — ничего из этого не выдаёт ошибки. Вместо ошибки получается результат — с другой физикой. Бо́льшая часть августовской работы над граничными условиями — про то, чтобы их было видно до расчёта, а не разбирать их последствия после.

Одна сила — один вектор

Сила с составляющими по X, Y и Z раньше была тремя отдельными записями в дереве. Теперь это одна запись с вектором — так о ней и думает инженер, — и в 3D-виде она рисуется одной стрелкой в настоящем направлении нагрузки, а не тремя вдоль осей.

Стрелка ориентируется по триаде той системы координат, которую использует запись. Поэтому сила «по X» в цилиндрической системе рисуется — и считается — радиально. Сосредоточенные силы красные, распределённые оранжевые, а длина стрелки масштабируется по размеру сцены, а не задана фиксированными миллиметрами, которые теряются на крупной модели.

Предпросмотр появляется раньше кнопки «Применить»

Пока вы заполняете форму, собирается черновая запись и рисуется вживую: выбрали грани, ввели величину — стрелки уже на экране. Стрелки закреплений теперь ставятся в геометрический центр объекта и всегда смотрят наружу: если направление увело бы стрелку внутрь тела, она разворачивается.

Один дефект стоит признать, потому что он ровно из тех, что молча вводят в заблуждение: в сборке цель хранится как индекс грани внутри своего тела, а наложение сопоставляло этот индекс с первым телом, у которого нашлось достаточно граней. Стрелка могла оказаться на грани совершенно другой детали. Исправлено, со сторожевым тестом; заодно строки дерева стали компактными — иконка, короткое обозначение степени свободы, величина и чипы с номерами поверхностей, а полное описание осталось по наведению.

Силы на рёбрах

Нагрузку теперь можно приложить к ребру или линии — равнодействующая распределяется по лежащим на ней узлам. Она не идёт по пути поверхностной нагрузки и не делится на площадь: 600 Н на ребре с двумя узлами дают по 300 Н на узел, равнодействующая сохраняется точно. Нагрузки на рёбрах доступны из скриптового языка и учитываются при расчёте реакций опор, в опорных нагрузках расчёта устойчивости и в топологической оптимизации.

Системы координат, построенные по указанию на геометрию

Систему координат можно построить по геометрии, а не по введённым числам. Кликнули поверхность — две оси лежат в ней, Z по нормали. Кликнули линию — начало в её середине, X вдоль неё. Кликнули вершину — оси параллельны глобальным. Дальше направления осей можно задать указанием дополнительных точек или поворотом вокруг локальных осей — любой комбинацией из трёх, применяемой последовательно, со сбросом углов.

Здесь важны детали: стрелки клавиатуры меняют угол на сотую долю градуса и на целый градус с Shift, а плоскость наведения при выборе теперь строится по размерам конкретной грани под курсором плюс десять процентов вместо фиксированного квадрата, который на мелкой детали накрывал всё, а на крупной висел внутри. Там, где проекция вырождается, код берёт явное опорное направление, а не выбирает произвольное молча.

Нормальные закрепления, которые не угадывают

Закрепление перемещения вдоль нормали к поверхности — каток или плоскость симметрии — тот случай, где правдоподобное упрощение наносит реальный вред. Когда в узле сходится несколько закреплённых граней, соблазнительно усреднить их нормали. Это неверно: усреднить нормали двух плоскостей симметрии — значит разрешить узлу уйти из обеих вдоль линии их пересечения, то есть посчитать другую задачу вообще без сообщения.

Вместо этого связи в узле решаются как малая система полным методом Гаусса–Жордана с выбором ведущего элемента. Две почти параллельные нормали дают вырожденную вторую строку: если она действительно избыточна — отбрасывается, если противоречива — выдаётся предупреждение. Две ортогональные нормали остаются обе, потому что две плоскости симметрии — законная физика. Три закрепляют узел полностью. Сама узловая нормаль взвешивается по внутреннему углу, а не по площади грани: взвешивание по площади было замерено и отвергнуто, потому что не прошло собственный критерий приёмки.

Вместе с этим пришли две практические починки. Модель, удерживаемая только нормальными закреплениями, теперь считается закреплённой, и кнопка «Решить» больше не блокируется. А нагружение исключительно заданным перемещением — нагружение цилиндра заданным радиальным перемещением, без единой силы — теперь считается нагрузкой, и предварительная проверка модели перестала отказывать вполне корректно поставленной задаче.

У этих закреплений есть аналитическое подтверждение: толстостенный цилиндр в жёсткой обойме совпадает с решением Ламе с точностью 0,48 %, тот же цилиндр, раздуваемый заданным нормальным перемещением 50 мкм, — на 0,24 %, воспроизводя при этом само заданное перемещение с точностью до нескольких миллионных долей процента, а четвертинка задачи о пластине с отверстием, отсечённая двумя плоскостями симметрии, согласуется с полной моделью на 1,38 %.