SESSION 04 GUIDE

实战资源与课程全景指南

2026-08-27 · 数字化转型第四期
SESSION 04 已结课 · 录播与开源代码上线

两小时:带你用 AI 手搓结构力学求解器

从 Vibe Coding 到 Harness 与 Loop Engineering:结构工程师如何借助 AI Agent,开发属于自己的专属个性化力学分析工具,涵盖 Vue 3、Canvas/SVG、WASM、Docker 与 Electron 双形态交付。

Vibe Coding 黄金心法Harness 与 Loop EngineeringSkills 与 MCP 协议Vue 3 + Canvas 原位渲染WebAssembly (WASM) 强算Docker 与 Electron 双形态交付
01

直播录播回放与在线体验

核心开源资产

NSStructure 2D 结构力学求解器

基于 Vue 3 + Canvas 原位绘制受拉侧弯矩图与剪力图,直接刚度法有限元内核求解,支持 Web 容器与 Electron 桌面端双形态交付。

🎯 B 站视频直链:BV1zxt467EeZ ↗

📐 求解器实战示例 1 (Skills 模式):gitee.com/wx_c3969733c0/structural-mechanics-skills ↗

💬 求解器实战示例 2 (Prompt 模式):gitee.com/wx_c3969733c0/structural-mechanics-prompt ↗

02

课程知识体系与 17 页 Slide 大纲

MODULE 01

范式革命:从软件使用者到工具自造者

  • • Slide 01:封面与主题导入
  • • Slide 02:商业软件垄断与僵化 vs 个性化小工具爆发
  • • Slide 03:真正的 Vibe Coding 意图驱动编程(人类把控意图与边界,AI 负责语法实现)
MODULE 02

AI Agent 时代的三大工程体系与武器库

  • • Slide 04:Harness Engineering(缰绳工程)注入规则与测试桩
  • • Slide 05:Loop Engineering(闭环自愈工程)感知-行动-观察-修复
  • • Slide 06:Skills 与 MCP 协议(知识资产化与万能 USB 接口)
  • • Slide 07:结构工程师 Vibe Coding 完整武器库(护栏/眼睛/强算/Subagents)
MODULE 03

小白必背的 Vibe Coding 黄金心法

  • • Slide 08:黄金三原则:
    1. 小步快跑增量演进;
    2. 精准提供现场与物理定义;
    3. 数据/计算/视图三权分立。
MODULE 04

现代全栈力学软件技术版图

  • • Slide 09:Vue 3 响应式中枢驱动力学拓扑
  • • Slide 10:Canvas/SVG 专业受拉侧制图与 Hermite 变形云图
  • • Slide 11:双形态交付矩阵(Web 与 Electron 桌面原生 .exe)
  • • Slide 12:WebAssembly (WASM) 纯前端免服务器极速强算
  • • Slide 13:Node.js + Docker 极简 20MB Alpine 构建
MODULE 05

实战演示、避坑指南与未来展望

• Slide 14:WSL 2 × Docker Desktop 现场部署与 localhost:51674 验证

• Slide 15:实战避坑指南(CRLF 换行符、滚轮缩放逆变换漂移、负数荷载矢量方向)

• Slide 16:结构工程师三大未来趋势(工具自造时代、表达力爆发、知识沉淀升级)

• Slide 17:结语寄语与问答交流

03

专属 Skills 技能包清单与一键下载

MASTER BUNDLE

结构力学求解器专属 Skills 合辑 (ZIP)

包含平面直接刚度法内核、受拉侧内力图渲染模版、经典力学基准算例集及 Docker/Electron 双形态交付配置。

matrix-stiffness-2d 力学算法

2D 平面直接刚度法(矩阵位移法)有限元计算内核:单元刚度矩阵、坐标转换、总刚集成与位移反力求解。

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mechanics-diagram-renderer 图形渲染

结构力学受拉侧出图规范与 Canvas 渲染器:强制受拉侧弯矩图、无正负号标注、抛物线与支座标准图元绘制。

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structure-benchmark-verifier 基准测试

经典力学题库回归验证与基准解:简支梁、悬臂梁、连续梁解析解自动化比对,误差小于 0.01% 容差检验。

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docker-electron-delivery 双端交付

求解器双形态打包与交付:20MB 极简 Nginx 容器化私有化部署与 Electron 桌面端离线客户端脚手架。

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04

结构工程师专属 Vibe Coding 提示词精选

以下提示词可在开发求解器时依次复制给 Claude Code、Cursor 或 Codex,完整实战项目已开源在 求解器示例 (Prompt 模式) 仓库 ↗。

阶段一:Harness 规则初始化(给 AI 装上力学护栏 `CLAUDE.md`)

护栏工程
请帮我为即将开发的【二维平面杆系结构力学求解器(NSStructure 2D)】编写一份项目级规范文件 CLAUDE.md。

请在规则文件中严格确立以下护栏(Harness):
1. 行业制图规范:
   - 弯矩图 (BMD) 必须严格绘制在构件的【受拉侧】(禁止画在受压侧);
   - 全局坐标系约定:X 向右为正,Y 向上为正,顺时针转角为负,逆时针为正;
   - 轴力图 (AFD):受拉侧与受压侧需用红蓝两色区分(拉为正/蓝,压为负/红);
   - 剪力图 (SFD):垂直于构件轴线绘制。
2. 架构三权分立原则(禁止层级污染):
   - 数据层 (/src/types/ & /src/store/):只负责节点、构件、荷载与支座的纯响应式状态;
   - 计算层 (/src/core/):纯 TypeScript 实现直接刚度法,严禁引用任何 UI 或 DOM API;
   - 渲染层 (/src/components/):负责 Canvas/SVG 坐标映射与用户交互。
3. 单元测试约束:
   - 任何计算内核的修改,必须通过简支梁(跨中集中力 P 与均布荷载 q)的标准理论解校验。

阶段二:直接刚度法有限元算法内核实现 (`/src/core/solver.ts`)

力学算法
请在 /src/core/solver.ts 中实现二维平面杆系结构的直接刚度法(Direct Stiffness Method)求解内核:
1. 单个平面梁柱单元局部刚度矩阵(6x6):
   - 包含轴向刚度 (EA/L) 与弯曲刚度 (12EI/L^3, 6EI/L^2, 4EI/L, 2EI/L);
2. 坐标转换矩阵 [T]:根据杆件空间倾角 θ,将局部刚度矩阵转换为全局刚度矩阵 [K_elem] = [T]^T * [k_local] * [T];
3. 整体刚度矩阵 [K_global] 装配:根据节点自由度编号完成刚度对号入座;
4. 引入支座边界条件:采用【置大数法】或【乘大数法】处理固定自由度;
5. 求解线性方程组 [K]{Δ} = {P} 得到各节点位移,并反算单元端部内力(轴力 N、剪力 V、弯矩 M)与支座反力。

阶段三:受拉侧弯矩图 (BMD) 与 Canvas 渲染原位出图

图形渲染
力学求解已完成,现在需要将计算结果在 Canvas 画布上进行原位专业力学渲染:
1. 弯矩图 (BMD):
   - 必须绘制在构件的【受拉侧】!
   - 对于均布荷载梁,沿杆长等分 20 个截面,使用二次多项式插值绘制弯矩抛物线并填充浅蓝色半透明阴影;
   - 标注梁跨中最大弯矩值与两端支座弯矩值。
2. 剪力图 (SFD):垂直于杆件绘制矩形/梯形阴影,标注截面突变处的剪力值;
3. 轴力图 (AFD):受拉显示为深蓝色,受压显示为橙红色;
4. 变形图:根据节点位移与 Hermite 三次样条曲线绘制变形后的结构外形,支持提供一个 Magnification Factor 滑块动态放大微小变形。

阶段四:闭环自愈排错(修复画布滚轮缩放坐标漂移)

自愈工程
【排错排查】当前为画布加入了鼠标滚轮缩放(Zoom)与拖拽平移(Pan)功能,但在缩放后出现了严重 Bug:
鼠标点击画布添加节点时,生成的节点位置严重偏离了光标实际指向的网格点。

请检查事件监听逻辑并修复:
1. 在鼠标点击事件中,获取 event.clientX 与 event.clientY 后,必须通过当前视口变换矩阵进行逆变换:
   worldX = (screenX - panOffsetX) / currentScale
   worldY = -(screenY - panOffsetY) / currentScale
2. 确保在任何缩放比例下,鼠标十字光标捕捉到的物理世界坐标都精确无误。
05

Docker 容器化与 Electron 桌面客户端实操

Docker Web 端 20MB Alpine 极简镜像

在 WSL 2 或服务器上通过 docker-compose 一键启动私有化托管:

# 启动 Docker 容器并映射 51674 端口
docker-compose up -d --build

# 访问本地求解器服务
http://localhost:51674
Electron 桌面端独立 .exe 绿色安装包

基于 electron-builder 打包离线桌面安装包:

# 安装依赖并打包 Windows 桌面客户端
npm install
npm run build:electron

# 产物输出路径:release/NSStructure-2D-Setup.exe