QTruss

2D 桁架的简单有限元求解器。

入门指南

导入 maria-linalg

为了使用此包，您必须导入 Rust 包 maria-linalg 的最新版本。

创建节点列表

首先，您必须构建一个节点列表。每个节点都必须有一个位置和约束类型。有四种类型的约束。

• Constraint::Pin. 0 个自由度。一个不可移动的铰链。
• Constraint::Free (force). 2 个自由度。一个带有应用 force 的自由节点，force 类型为 maria_linalg::Vector<2>。请注意，这个应用力可能为零。
• Constraint::HorizontalSlide (force). 1 个自由度。一个带有应用 force 的水平滑块铰链，force 类型为 maria_linalg::Vector<2>。请注意，这个应用力可能为零。此铰链在 X 方向上可以自由移动，但不能在 Y 方向上移动。
• Constraint::VerticalSlide (force). 1 个自由度。一个带有应用 force 的垂直滑块铰链，force 类型为 maria_linalg::Vector<2>。请注意，这个应用力可能为零。此铰链在 X 方向上可以自由移动，但不能在 Y 方向上移动。

根据以下方法构建节点。

use maria_linalg::Vector;
use qtruss::{Constraint, Node};

// Note that From<[f64; N]> is implemented for Vector<N>
let n0 = Node::new(
    [0.0, 1.0].into(),
    Constraint::Pin,
);

// Note that From<[f64; N]> is implemented for Vector<N>
let n1 = Node::new(
    [0.0, 1.0].into(),
    Constraint::HorizontalSlide ([-1.0, 0.0].into()),
);

构建桁架

节点构建完成后，将它们放置在数组中，如下所示。

let nodes = [
    n0,
    n1,
    // All the nodes
];

您现在可以开始构建您的桁架。请注意，桁架应该是可变的（mut），因为您稍后还会添加元素。此外，Truss::solve函数将结果存储在Truss结构体内部。

请注意，必须定义三个通用常量。

• N: usize。该桁架中的节点数量。
• K: usize。该桁架中的元素数量。
• F: usize。该桁架中的自由度数量。截至qopt的最新版本，您必须手动计算此值。通过将每个节点的自由度数相加来计算此值（有关enum Constraint的信息，请参阅上文）。

let mut truss = Truss::<N, K, F>::new(nodes);

创建元素

根据以下模式创建元素。

truss.add(n0, n1);

此函数有两个参数。

• n0: usize。此元素连接的第一个节点的nodes中的索引。
• n1: usize。此元素连接的第二个节点的nodes中的索引。

请注意，此元素的区域和材料将在评估时传递。这允许在特定的优化问题上提高运行时。

对桁架中的每个元素调用Truss::add。

此函数返回Option<usize>。如果提供的节点编号有效，则返回变体Some以及此元素的索引。第一次调用Truss::add的索引为0，第二次调用的索引为1，依此类推。如果提供的节点编号无效（超出nodes的范围），则此函数返回变体None。

let (forces, displacements) = truss.solve(areas, materials).unwrap();

let force: Option<f64> = truss.internal_force(areas, materials, k);

let displacement: Option<Vector<2>> = truss.displacement(areas, materials, n);

let compliance: Option<f64> = truss.compliance(areas, materials);

let volume: f64 = truss.volume(areas);

let complexity: f64 = truss.volume(areas, maxarea, beta);