2026-10-03 · 本地测试 · 未修改或上传个人页面
推荐以可伸长、无剪切的大挠度连续杆作为主参考。它与当前离散杆的伸长+弯曲自由度最接近。在 0.5 N 下,200/300/500 节点端点相对误差为 0.6891%/0.4578%/0.2739%,呈一致的加密趋势。
500 节点:完整三维端点差值 0.8411 mm;中心线 RMS 差值 0.4975 mm。参考横向端点位移 301.8193 mm,离散杆为 302.6223 mm。
| 参考模型 | 200 节点 | 300 节点 | 500 节点 |
|---|---|---|---|
| 可伸长、无剪切大挠度杆(推荐) | 0.6891% | 0.4578% | 0.2739% |
| 不可伸长 elastica | 0.7096% | 0.4791% | 0.2966% |
| 含剪切的平面 Cosserat | 0.3324% | 0.1020% | 0.0813% |
| 线性小挠度 Euler–Bernoulli | 19.2378% | 19.2760% | 19.3081% |
| 参考模型 | 200 节点 | 300 节点 | 500 节点 |
|---|---|---|---|
| 可伸长、无剪切大挠度杆(推荐) | 0.7588% | 0.5039% | 0.3014% |
| 不可伸长 elastica | 0.7588% | 0.5039% | 0.3014% |
| 含剪切的平面 Cosserat | 0.3674% | 0.1135% | 0.0882% |
| 线性小挠度 Euler–Bernoulli | 0.8556% | 0.6413% | 0.4989% |
含剪切参考使用 GA = EA/[2(1+ν)] = 384.615 N、假设 ν = 0.3。这是额外的各向同性截面假设,并非当前杆模型中测得或定义的剪切刚度。原杆不包含剪切自由度,因此它不是严格匹配的参考。
0.5 N 下,剪切使参考端点相对无剪切参考移动约 1.0916 mm。这个模型差异部分抵消了当前离散误差,使对照数字变小:300 节点横向位移高于含剪切参考,而 500 节点低于它。应将此结果作为模型假设敏感性,不能据此声称准确率达到 99.92%。
不可伸长 elastica 是有价值的辅助验证,但忽略了有限 EA。线性 EB 在 0.5 N 下超出小挠度范围,约 19% 是理论模型差异,不是离散杆精度。
采用四阶配点边值求解,容差由 10⁻⁸ 收紧到 10⁻¹¹;同时以 DOP853 初值积分+根弯矩射击独立求解。参考验收要求:两档容差以及两种求解方法的位置差均小于 10⁻⁹ m,边界残差小于 10⁻¹⁰。全部六组非线性参考通过;最大容差加密位置变化为 8.809e-11 m。
不可伸长方案另用弹性线一阶积分和端点积分求积交叉检查;含剪切方案还通过 GA→∞ 极限与无剪切解的一致性检查。不同求解器对相同方程的一致性不是独立物理验证。
在载荷平面内,以未变形材料坐标 S 参数化,状态为转角 θ、弯矩 M、轴向位置 x 和横向位置 w:
λ = 1 + F sin(θ)/EA γ = F cos(θ)/GA x′ = λ cos(θ) − γ sin(θ) w′ = λ sin(θ) + γ cos(θ) θ′ = M/B M′ = −F x′ θ(0)=0, x(0)=w(0)=0, M(L)=0 三维位置 = (x, 0.6w, −0.8w)
无剪切设 1/GA=0;不可伸长再设 1/EA=0。连续本构及边界条件先确定,未根据 DER 结果调参。
端点相对误差 = ‖r_DER(L) − r_ref(L)‖ / ‖r_ref(L) − r_rest(L)‖ 中心线 RMS = sqrt[ (1/L) ∫ ‖r_DER(S) − r_ref(S)‖² dS ]
三维向量差包含轴向缩短;中心线按相同材料坐标对齐,用共同 2001 点网格、分段线性 DER 插值及梯形积分。没有使用逐分量相对误差,也没有做刚体最佳对齐。
For a 1 m cantilever under a 0.5 N transverse tip load, the 200-, 300-, and 500-node rod solutions showed tip-displacement differences of 0.689%, 0.458%, and 0.274% relative to an independently solved extensible, unshearable geometrically nonlinear rod reference. At 500 nodes, the centerline RMS difference was 0.497 mm. These results demonstrate resolution-dependent numerical agreement for this static benchmark.
这段限定为单一静态基准,不应扩大为普遍物理精度结论。建议主表采用匹配参考,辅助表保留不可伸长、含剪切和线性参考结果。
完整误差 CSV · 参考解收敛检查 · DER 输入残差复核 · 文件哈希与环境 · 测试脚本
OPENBLAS_NUM_THREADS=1 python test_references.py python build_report.py