🏗️ Строительная механика в символьных вычислениях

«Ку? Знакомые формулы — по-новому с SymPy.» Кин-дза-дза!, 1986

Практические примеры расчётов балок и ферм на Python и SymPy.

📐 Возможности

Возможность	Статус
Балки	✅
Плоские фермы	✅
Построение эпюр M, Q, N	✅
Символьные и численные расчёты	✅
Арки	🚧
Тросы	🚧
Колонны	🚧
2D рамы	🚧

---

Область применения

• Верификация аналитических решений из учебников
• Быстрый прототипинг расчётов без развёртывания FEM-пакетов
• Получение символьных выражений для чувствительного анализа
• Автоматизация построения эпюр и линий влияния
• Подготовка интерактивных учебных материалов

---

Состав проекта

📦 project-root/
│
├── 📘 README.md .................................... Описание проекта
├── 📄 requirements.txt ............................. Зависимости Python
├── 🐍 start_jupyterbook.py ......................... Скрипт сборки и запуска
├── 🐚 start_jupyterbook.sh ......................... Bash-скрипт сборки и запуска
│
└── 📚 book/ ........................................ Исходный код Jupyter Book
    ├── 🏠 index.md ................................. Главная страница
    ├── ⚙️ myst.yml ................................. Конфигурация MyST
    │
    ├── 🏛️ arch.md .................................. Раздел "Арка"
    │   └── arch/
    │       ├── ⚙️ configuration.ipynb ............... Настройка модели
    │       ├── 🏋️ loads.ipynb ....................... Приложение нагрузок
    │       ├── 📊 plotting.ipynb .................... Визуализация
    │       └── 🧮 solving-and-results.ipynb ......... Расчёт и результаты
    │
    ├── 🪵 beam.md .................................. Раздел "Балка"
    │   └── beam/
    │       ├── 📐 deformations.ipynb ............... Расчёт деформаций
    │       ├── 💡 examples.ipynb .................... Примеры расчётов
    │       ├── 📈 ild.ipynb ......................... Линии влияния
    │       ├── 🔗 joining.ipynb .................... Соединение элементов
    │       ├── 🏋️ loads-and-supports.ipynb ......... Нагрузки и опоры
    │       ├── 📊 plotting.ipynb .................... Визуализация
    │       ├── 🧱 properties.ipynb ................. Свойства сечений
    │       └── ⚖️ statics.ipynb ..................... Статический расчёт
    │
    ├── 🧊 beam3d.md ................................. Раздел "3D-балка"
    │   └── beam3d/
    │       ├── 📐 deformations.ipynb ............... Деформации в пространстве
    │       ├── 🏋️ loads.ipynb ....................... Пространственные нагрузки
    │       ├── 📊 plotting.ipynb .................... 3D-визуализация
    │       ├── 🧱 properties.ipynb ................. Свойства 3D-сечений
    │       └── ⚖️ statics.ipynb ..................... Статика в пространстве
    │
    ├── 🌉 cable.md .................................. Раздел "Ванты/Тросы"
    │   └── cable/
    │       ├── ⚙️ configuration.ipynb ............... Настройка модели
    │       ├── 🏋️ loads.ipynb ....................... Приложение нагрузок
    │       ├── 📊 plotting.ipynb .................... Визуализация провисания
    │       └── 🧮 solving-and-results.ipynb ......... Расчёт усилий
    │
    ├── 🏗️ truss.md .................................. Раздел "Ферма"
    │   └── truss/
    │       ├── 📐 geometry.ipynb .................... Геометрия фермы
    │       ├── 🏋️ loads-and-supports.ipynb ......... Нагрузки и опоры
    │       ├── 🧩 members-and-nodes.ipynb ........... Стержни и узлы
    │       ├── 📊 plotting.ipynb .................... Визуализация ферм
    │       └── 🧮 solving-and-results.ipynb ......... Расчёт усилий в стержнях
    │
    └── 🖼️ images/ .................................. Изображения
        ├── ...

---

🚀 Быстрый старт

Требования: Python 3.9+ и Git должны быть установлены.
Проверьте: python --version и git --version

1. Клонируйте проект

git clone https://github.com/mraduntsev/q-mech.git
cd q-mech

2. Создайте виртуальное окружение

Система	Команды
Linux/macOS	python -m venv .venv && source .venv/bin/activate
Windows	python -m venv .venv .venv\Scripts\activate

💡 Если python не найден, попробуйте python3.

3. Установите зависимости

pip install -r requirements.txt

❗ Ошибка установки? Обновите pip: pip install --upgrade pip
❗ Конфликт версий? Создайте окружение заново: удалите папку .venv и вернитесь к шагу 2.

4. Запустите Jupyter Book

Любой из способов:

# Основной способ (Linux/macOS)
./start_jupyterbook.sh

# Основной способ (Windows PowerShell)
python start_jupyterbook.py

# Вручную
cd book && jupyter-book start

🆘 Частые ошибки

Ошибка	Решение
python: command not found	Python не установлен или не в PATH. Скачайте python.org и при установке отметьте ✅ «Add to PATH»
git: command not found	Установите Git: git-scm.com
Ошибка прав в Linux/macOS	chmod +x start_jupyterbook.sh
Виртуальное окружение не активируется в PowerShell	Запустите PowerShell от администратора и выполните: Set-ExecutionPolicy RemoteSigned -Scope CurrentUser
jupyter-book: command not found	Зависимости не установились — вернитесь к шагу 3

---

Примечание: Данный материал предназначен для инженерных расчётов и образовательных целей. При проектировании реальных конструкций необходимо руководствоваться действующими нормативными документами (СП, СНиП, Еврокоды).

---

Контакты и обратная связь

Тип обращения	Канал
Вопросы по расчётам, примеры	Discussions
Ошибки в коде, предложения	Issues
Сотрудничество, рецензирование	@mraduntsev в GitHub

Для ускорения ответа указывайте: версию SymPy, минимальный воспроизводимый пример, ожидаемый и фактический результат.

Лицензия

BSD-3-Clause