Mechanical 工程验收报告：双肋设备托架 — 2026-09-06

日期按本机 America/Chicago（UTC−05:00）记录。

本报告的稳定路径现用于双肋托架主算例。正文整理自上一轮已完成的托架验证， 本次展示替换未新增求解。旧悬臂梁仅保留为 tests/fixtures/cantilever 内部解析回归夹具； 早期悬臂梁、模板同步与 gRPC 诊断结果属于历史记录，不计入本报告的五次求解。

English report · 交互实例 · 公开摘要 · 工况详情 · 来源与哈希

结果

已记录的 5 项真实集成测试全部通过，对应 5 次串行 Mechanical 求解，耗时 208.16 秒。 运行均为 SOLVED、synthetic: false。三档网格的位移和承载台应力统计量变化满足 预设容差；力、力矩平衡以及扣除自重后的全节点位移线性校核全部通过。

上一轮验证另完成一次 8 mm 名义试算，以及首次连续测试中成功的一个 12 mm 算例，合计 7 次已完成的真实求解。首轮后续四个算例在 Python 启动阶段失败，不计为真实求解。 重开工程导出图片没有调用求解。上一轮完整离线回归记录为 252 passed、20 skipped； 当时的 ruff check . 通过。这些是历史基线，不代表本次替换后重新执行的测试。 跳过项目保持未执行，不计入通过。

工程校核总状态保持 WARN：全局应力峰值仍需局部应力解释，未计算安全系数。 本报告的通过条件针对所定义的回归算例。

算例与工况

源文件位于 examples/gusseted-bracket，包括 simulation.yaml、 建模说明、 几何生成脚本和 CAD 属性。 这是自主定义的工程回归模型，尺寸和载荷为明确的测试输入。

• 单一连通实体，34 个 CAD 面，外形 240 × 160 × 188 mm。
• 背板厚 16 mm，托板厚 20 mm，两条加强肋厚 12 mm；8 个直径 14 mm 的安装孔。
• 背板与托板内圆角 R10，肋板轮廓圆角 R6；偏心承载台为 70 × 60 × 8 mm。
• 背面 X-min 全固定，表示理想刚性安装界面。
• 前端面三向力为 [1000, 1500, −500] N，合力作用点 [240, 0, 170] mm。
• 承载台压力 0.8 MPa，面积 4200 mm²，合力沿 −Z 为 3360 N，作用点 [165, 35, 188] mm。
• 自重沿 −Z，重力加速度 9.80665 m/s²。
• CAD 体积 1,532,280.529125 mm³；质心 [83.288077, 0.767483, 134.178550] mm。 按密度 7850 kg/m³，参考质量 12.028402 kg，参考重量 117.958330 N。

本机为 ANSYS Student Mechanical 2026 R1，采用显式 mechanical_batch。 Python 3.13.2、PyMechanical 0.13.2、PyDPF 0.16.1；独立读取本机 DPF Server 11.0 的结果。 求解输入 ds.dat 实际确认 E = 200 GPa、泊松比 0.3、密度 7850 kg/m³ 和 SOLID187。 面加载所需 SURF154 不作为不支持的物理类型误拒绝；DPF 另核对实体单元为二次拓扑。

五次求解的数值结果

5 mm 混合工况中，承载台最大绝对 Z 位移为 −0.013381324 mm，节点平均 Z 位移为 −0.009268916 mm，前端面最大绝对 Y 位移为 +0.005086454 mm。 方向位移极值保留符号，不等于面平均值。全局应力峰值仅报告，未用作强度通过条件。

独立工程校核

力与力矩平衡：PASS

以 CAD 面积、质心及体积计算压力合力与自重；先核验 Mechanical 实际选中面的位置、 面积和法向，再按节点 ID 对齐 DPF 坐标与反力，计算 ΣR 和 Σ(r × R)。 力矩原点为全局坐标原点，单位为 N·m。

5 mm 混合工况：

该工况力相对残差为 1.9891 × 10⁻⁶，力矩相对残差为 1.4196 × 10⁻⁷。 全部五次求解的最大相对残差分别为 0.007362%（力）、0.001448%（力矩）， 均小于预设的 0.5% 和 1% 容差。残差按合残差向量范数除以对应外载荷向量范数计算。 固定支承节点位移检查、非空网格、结果单位与有限值检查均通过。

网格变化检查：PASS

两次相邻加密均按 abs(fine - coarse) / abs(fine) 比较。

5 mm 承载台平均应力为 1.291825 MPa，第 95 百分位为 2.027259 MPa。 这些统计量对承载台节点等权计算，未作面积加权；本次通过表示这组网格和指标满足 所设变化阈值，未建立全场误差上界或固定边缘峰值的通用收敛保证。

扣除自重后的全场线性：PASS

设 P 为三向力和压力，G 为自重，验证 u(2P+G) = 2u(P+G) − u(G)。 三个 5 mm 结果具有相同的 27,980 个节点 ID，坐标差为 0。 逐节点比较容差为 1e-12 m + 1e-6 × ||预测位移||，失败节点数为 0； 全场相对 L2 误差 1.8077 × 10⁻¹¹，最差节点绝对误差 1.5611 × 10⁻¹⁵ m。 自重保持不变，因此未用包含自重的最大位移直接作两倍比较。

连续执行问题与修复

首次串行测试的第一个算例完成后，测试进程内的 DPF 初始化使后续 Python 3.13 子进程 读取到 ANSYS 自带 Python 3.10 的标准库，报出 AssertionError: SRE module mismatch。 该轮报告为 5 项测试失败，原始目录与日志全部保留。

修复仅作用于新增测试：独立数值校核在单独 Python worker 中执行，保留独立 DPF 日志。 实际用既有 RST 确认 worker 前后父进程环境完全一致，随后在新目录完整重跑五次求解并通过。 未放宽数值容差，未更改生产编译器或默认 dry-run 行为。

几何生成使用 build123d 0.9.1；0.11.1 在本机导入系统字体时失败。ANSYS 与 CAD 依赖范围未更改。 STEP 的 Git 属性禁用换行转换，避免几何属性记录的 SHA256 在不同平台检出后失配。

图片与模型边界

五个算例的原生网格、总位移、等效应力 PNG 均通过导出记录及 PNG 文件校验。 代码复核还发现，仅检查 PNG 文件头会误接受截断文件；已在开发依赖中加入 Pillow， 增加文件结构校验和完整像素解码，并补充正常图像、仅有文件头、缺少结尾块三个回归用例。 修改后对五次求解的全部 15 张原图重新完成解码校验并通过，未为图片检查重复求解。 补充证据为 png-decode-verification.json，三个离线回归用例均通过。 另从已保存的 5 mm 工程导出 Z 向上及底部视图；导出前后工程文件 SHA256 相同。 已查看几何、底部、网格、位移和应力图：双肋和孔洞保留，网格连续，最大位移出现在 自由端区域，应力热点位于肋与托板过渡附近。图片检查不替代数值校核。

背面全固定代表刚性安装界面。安装孔只是保留的几何特征，未求解螺栓预紧、接触、滑移 或安装板柔度；肋、板和承载台按连续实体传力，未分辨焊缝细节。CLI 的 stress_singularity_review 继续为 WARN，safety_factor 和自动 visual_review 继续为 NOT_RUN。上述图片查看记录在 CLI 自动校核之外，保存在 visual-review.json，附有实际查看图片的 SHA256。

复现与原始记录

主集成测试入口为 test_engineering_bracket.py。 按算例 README执行；真实测试需要 ANSYS_AVAILABLE=1 和显式 ANSYS_TEST_BACKEND=mechanical_batch，保持串行并使用新输出目录。

本机原始证据目录：

• build/bracket-study-20260906-02/engineering-bracket0/：最终五次求解、study-summary.json、逐节点证据、每次校核、Mechanical 工程与 RST。
• build/bracket-study-20260906-01/engineering-bracket0/：首轮失败证据。
• build/engineering-bracket-20260906-01/：名义试算、dry-run、doctor、两轮 JUnit 和终端日志、离线回归、补充图片。

这些运行目录保留在已忽略的本机记录中，不作为公开软件包内容。公开 JSON 通过字段 白名单提取数值、状态和来源哈希，不附带私人绝对路径、许可证日志、工程文件或 RST。

5 mm 原始展示图

以下图片均来自已保存的 mixed_5mm 工程的 fine-views 导出，未重新求解。 首页、封面与实例使用同一工况；图片逐文件按 SHA256 核对后发布，未裁剪或改色。

Images used courtesy of ANSYS, Inc. 几何视图与 底部视图用于查看实体与双肋、孔洞特征， 不包含新的模拟结果。

WARN 与 NOT_RUN

• 五次运行的 stress_singularity_review: WARN 保留，全局应力峰值未用作强度验收条件。
• safety_factor: NOT_RUN：输入未给定屈服强度；visual_review: NOT_RUN 是自动检查状态。 上述人工图片查看及其哈希记录独立保存，不会将自动状态改写为 PASS。
• 混合压力／重力工况的 CLI reaction_balance: NOT_RUN；测试中的独立力与力矩验收为 PASS。 未启用的 cantilever_analytical 也保持 NOT_RUN。
• 其他 Mechanical 版本与远程执行未验证。早期本机 gRPC 握手失败，未在此次托架研究中重测。
• 网格变化验收只适用于列出的两次加密和四项统计量，未建立全场误差上界， 不包含固定边缘峰值的通用收敛或设计批准。