式(17)代入式(18),有:
E???vinfin?Eb?EI (23)
n?14Eb和EI分别体力?bi和惯性力所作的外力功功率。若四面体内体力
?bi为常数,则有:
Eb??bi??vidV (24)
VEI为:
EI?????viVdvidV (25) dt由前述有限差分逼近假定,四面体单元内的速度场符合线性变化。因此,我们引进一个参考坐标系(它的坐标原点则四面体的中心上),则有:
?4vi???vniNn n?1式中Nn(n=1,4)为一线性函数:
Nn?cnn0?c1x1??cnxn2?2?c3x?3 其中,cnnnn0,c1,c2,c3(n=1,4)为下述方程的解:Nn?x?j1,xj2?j,x3????nj 26)
27) 28) ( ( (式中,?nj是克罗内克尔增量(Kronecker delta)。根据重心的定义,所有形如得:
nE??bi??vinc0V (29) bn?14?Vx'jdV的积分为0,由式(27),再将式(26)代入式(23)
克莱姆(Cramer)解式(28),再由重心的性质,有:
nc0?1 (30) 4将上式代入式(29),有:
E???vinb4?biV (31)
n?14同理,将式(26)代入式(25)得到:
4EI????vndviin?1?VNndtdV 将式(31)和(32)代入式(23):
4E???vn??biV?dv?in?1??fni?4?VNnidtdV??
32) 33)
( (在等效问题中,处于静态平衡的四面体,在任意的虚速度下,内力功功率(式(22))等于外力功功率所以,由上述方程式,有:
Tin?biVdv?fi????NnidV (34)
V34dtn若四面体内加速度在均值附近只有微小的空间变化,则有:
?dvi?ndvi?NdV????V?NndV (35) ?Vdt?dt?四面体内,?为一常数,由重心的性质(式(27)和(30)),则上
式可写为:
n