Контрольный опыт FE7-RSU: бимомент и критерии 35–50

Расчётная программа выполнена 16.10.2026. Фактические результаты, отклонения от исходного плана и границы выводов — native-20261016/REPORT.html. Физическое толкование дополнительного члена 35–50 остаётся открытым. Ниже сохранён исходный план гипотез.

1. Что проверяем 1. Появляются ли критерии 35–50 у пространственного стержня КЭ7 с учётом депланации и ненулевым бимоментом. 2. Верна ли структура: четыре нормальные функции S1…S4, к каждой прибавляется и вычитается дополнительный член U, затем берутся максимум и минимум. 3. Что именно означает U: связан ли он с B, нормирован ли секторными характеристиками и зависит ли от сечения. Это проверяемая гипотеза, а не заранее принятый вывод. 4. Сохраняется ли результат при смене единиц отображения, обращении знаков и сгущении сетки. 5. В отдельном контрольном блоке — воспроизводятся ли уже найденные касательные критерии 9–16.

2. Модель и закрепления Отдельная линейно-упругая консоль длиной 2 м вдоль глобальной X. Узлы (0;0;0), (1;0;0), (2;0;0); два элемента КЭ7. Местная x совпадает с X, y — горизонталь сечения, z — высота. Признак схемы — поддерживающий депланацию (в руководстве ПК ЛИРА 10: 7); проверить название и активную седьмую степень свободы в своей версии. Не переносить номера признаков схемы из ЛИРА-САПР.

В корне закрепить три перемещения, три поворота и депланацию. В промежуточном и свободном узлах депланацию не закреплять. Внутренние шарниры, жёсткие вставки, упругое основание, нелинейность, P–Delta и автоматический собственный вес отключить. Записать направление элементов и местных осей. Материал: E=206000 МПа, ν=0,30, G=E/[2(1+ν)]. Это учебный материал; расчёт несущей способности здесь не выполняется.

Профиль — симметричный сварной двутавр без скруглений: H=400 мм, b=200 мм, tf=10 мм, tw=6 мм. H — полная высота, высота стенки hw=H−2tf, расстояние между средними линиями полок h0=H−tf. Создать через штатное задание сечения, убедиться, что ЛИРА действительно определила секторные характеристики. Прямоугольник из прежних опытов для этой проверки не использовать.

Сохранить карточку сечения: A, Iy, Iz, центр тяжести/сдвига, ядерные расстояния, J свободного кручения, секторный момент инерции Iω и секторные координаты контрольных точек. Если Iω или депланация не заданы/не поддерживаются, опыт остановить: отсутствие 35–50 в такой модели не доказывает отсутствия критериев.

3. Независимый ручной контроль сечения В section_reference.csv даны точные A, Iy, Iz для трёх прямоугольных пластин без перекрытия и тонкостенные приближения:

Iω ≈ tf·b³·h0²/24; |ω|max ≈ b·h0/4; Wω=Iω/|ω|max ≈ tf·b²·h0/6.
J ≈ [2b·tf³ + hw·tw³]/3.
σB(point)=B·ω(point)/Iω; |σB|max=|B|/Wω.

Секторные координаты должны быть нормированы относительно центра сдвига и согласованы со знаком B. На концах полок двутавра знаки секторного напряжения чередуются: их необходимо подтвердить единичным бимоментом, а не назначить по внешнему виду картинки.

Для I_BASE: A=0,00628 м²; Iω≈5,07·10⁻⁷ м⁶; |ω|max≈0,0195 м²; Wω≈2,60·10⁻⁵ м⁴. При B=1 кН·м² максимум секторного напряжения ≈38,46 МПа. Силовой эквивалент A·B/Wω≈241,54 кН. Это независимый физический ориентир для гипотезы U=A·B/Wω, не установленная формула отбора ЛИРА.

Конечная толщина пластин влияет на секторные и крутильные характеристики. Сначала сопоставить тонкостенные ориентиры со штатными характеристиками профиля; заметное расхождение разобрать, а не компенсировать подбором коэффициента. Для итогового сравнения физического напряжения использовать согласованные Iω и ω реального профиля.

4. Сначала — единичные загружения, без РСУ Таблица tip_loads.csv задаёт нагрузки в свободном узле в местных направлениях: Fx=N, моменты My, Mz, T вокруг x и обобщённый бимомент B, сопряжённый депланации. Знаки выходных усилий могут отличаться от знаков узловой нагрузки: каждый столбец откалибровать отдельно по BASIS. Бимомент не заменять обычным крутящим моментом.

Десять BASIS: ±N, ±My, ±Mz, ±T, ±B. Проверить линейность и смену знака всех соответствующих результатов. При чистом N/My/Mz внутренние усилия постоянны (без поперечных нагрузок). При приложенном бимоменте B внутри консоли вообще НЕ обязан быть постоянным.

Для чистого концевого B и нулевого внешнего T независимое решение тонкостенной теории при θ(0)=θ′(0)=0:
k²=GJ/(EIω); B(x)=B(L)·cosh(kx)/cosh(kL).
Оно следует из EIω·θ⁽⁴⁾−GJ·θ″=0 и нулевого полного крутящего момента. Составляющие свободного и стеснённого кручения могут быть ненулевыми и взаимно компенсироваться: T_total=T_free+T_warp=0. На свободном конце B(L) должен соответствовать приложенному бимоменту по принятому знаку. Ориентиры B(x) в bimoment_reference.csv вычислены с тонкостенным J и Iω; для сравнения с ЛИРА пересчитать k по согласованным характеристикам.

Проверить два, четыре и восемь элементов, сохраняя координаты контрольных сечений. Не сравнивать просто одинаковые номера сечений разных сеток. При необходимости продолжить сгущение. Для упругих N/My/Mz ориентир погрешности 0,1%; для аналитического B(x) с одинаковыми характеристиками — 1%; изменение B и напряжений между двумя последними сетками — до 0,5%. Это пороги исследовательского протокола, не нормативные допуски. При превышении сначала выяснить причину.

5. Проверка появления и структуры 35–50 После проверки BASIS включить обычные РСУ. Сначала только восемь MIX_ZERO_B: N=±40 кН, My=±4 кН·м, Mz=±1 кН·м; затем отдельный запуск с шестнадцатью MIX_B, где добавлен B=±0,25 кН·м². Не смешивать BASIS и MIX в один конкурентный набор.

Каждое загружение альтернативно остальным: одна группа взаимоисключения, без постоянного загружения, без сопутствия. Все множители на первом этапе единичные. Сохранить настройки и убедиться по составу РСУ, что выбирается ровно одно разрешённое загружение. Если настройки версии не позволяют получить такую область сочетаний, сначала добиться её на двух простых загружениях и записать способ; не интерпретировать сумму нескольких загружений как победу одного кандидата.

Для каждого фактического сечения вычислить S1…S4 по N, My, Mz из результатов BASIS/MIX и фактическим ядерным расстояниям:
S1=N+My/a_z2+Mz/a_y1; S2=N+My/a_z2−Mz/a_y2;
S3=N−My/a_z1−Mz/a_y2; S4=N−My/a_z1+Mz/a_y1.

Проверяемая структура пар max/min: 35/36=S1+U, 37/38=S1−U, 39/40=S2+U, 41/42=S2−U, 43/44=S3+U, 45/46=S3−U, 47/48=S4+U, 49/50=S4−U. Здесь U остаётся неизвестным до следующего этапа. Не складывать N в кН и B в кН·м² без установленного преобразования.

При B=0 дополнительные выражения совпадают с исходными S; одинаковые строки могут сокращаться программой. Поэтому отсутствие отдельных номеров в этом нулевом тесте само по себе не ошибка. Для ненулевого B проверять состав выбранных загружений, а не только число строк. При равенстве максимумов принимать весь набор равноправных кандидатов, а не требовать заранее выбранный номер строки.

6. Определение нормировки U через переключение победителя Для пары S1+U сравнивать только два взаимоисключающих загружения: A — N=100 кН; B — чистый положительный бимомент. Остальные компоненты контролировать по результатам. Выбирать фактическое концевое сечение, где известен B; если вывод не содержит торца, брать B из результата в нужном сечении.

Если U=λB, граница переключения удовлетворяет λ·B_section=100 кН. В pair_tests.csv заданы шесть проб вокруг физической гипотезы λ=A/Wω. Это стартовые пробы, не ожидаемые результаты ЛИРА. Если переключения нет, расширять диапазон B по десятичным ступеням в отдельной копии, контролируя линейность и численную пригодность модели. Затем сузить интервал делением пополам до ширины 1% по B. Не выдавать интервал за точную константу.

Повторить с противоположным знаком B для S1−U; затем подтвердить полученный λ на независимых MIX_B и всех 16 номерах 35–50. Не подбирать отдельный коэффициент под каждую строку. Если U не пропорционален B, проверить зависимость от остальных составляющих кручения; не навязывать линейную гипотезу.

Повторить на I_WIDE (меняется только b) и I_TALL (меняется только H), каждый раз заново рассчитав исходные усилия. Отличить постоянный вес B от зависимости A/Wω или иной характеристики. Физический ориентир A/Wω меняется с геометрией; значения приведены в section_reference.csv. Повторить отображение тех же результатов в Н–м и кН–м: перевод единиц не должен менять выбранные загружения. Повторный ввод в другой системе единиц проводить отдельной копией и проверять эквивалентность всех физических данных.

7. Контроль касательных критериев Использовать сохранённую модель SW60X30_UI из models/ и её рабочую копию с переставленными сторонами 0,30×0,60 м. Меняется только геометрия прямоугольника; открыть, сохранить, экспортировать TXT, переоткрыть, рассчитать обе копии. Не переносить усилия одной геометрии в другую без проверки.

Для каждой геометрии сравнить все исходные кандидаты своего сечения по Qy±3T/(2b), Qz±3T/(2h) и отдельно по контрольному альтернативному выражению Q/2±3T/(2d). Сначала C с единичными коэффициентами, затем C/CD/N/ND с записанными множителями. Сравнить номера загружений и весь вектор. В опубликованном материале различать прежнюю проверку сохранённых результатов и новый запуск по данному протоколу.

8. Что сохранять и когда считать вопрос закрытым Для каждого запуска: версия программы, параметры модели, SHA256 FEP/TXT, карточка сечения, оси и закрепление депланации, нагрузки, настройки РСУ, протокол расчёта, исходные усилия всех загружений, обычные РСУ C/CD/N/ND, отдельно эРСУ. Не заменять обычные РСУ сокращённой таблицей. Раздельно отметить: создано; сохранено; переоткрыто; рассчитано; проверено. results_template.csv — пустой шаблон, заполняется только фактическими результатами.

По каждому критерию сохранить элемент, координату и номер сечения, канал, выбранные загружения с коэффициентами, N/My/Mz/Qy/Qz, полный T, его составляющие и B, прогноз и расхождение. Если экспорт не содержит нужную величину, получить её штатной таблицей/эпюрой; отсутствие столбца не принимать за нуль.

Закрытие вопроса требует одновременно: физического контроля модели; появления и объяснения 35–50; единой нормировки, объясняющей смену победителя и независимые смешанные нагрузки; проверки двух изменённых профилей; устойчивости к сетке и единицам. Простое появление номера 35 или совпадение одной строки недостаточно. Если критерий не появился, сохранить отрицательный результат и исследовать сокращение совпадающих строк и применимость типа КЭ.

Источники и назначение Официальная история версий: https://lira-soft.com/pc_lira/versions_lira/?PAGEN_1=16 — КЭ7, разложение полного крутящего момента и развитие критериев с бимоментом. Руководство ПК ЛИРА 10.12: https://lira-soft.com/upload/iblock/7b9/an6bai2i3shhypwx4gdz9f0lly5daoqv/Rukovodstvo_pol_zovatelya_LIRA_10.12.pdf — модель, нагрузки и РСУ. Интерфейс и поддержка проверяются в установленной версии. Аналитические формулы выше — независимый контроль линейной тонкостенной модели, а не проверка несущей способности по СП. Инженер проверяет применимость исходных предпосылок.