Πp
由上述驻值条件 =0 得到下列方程组:
D
k1D1 k2(D2 D1) P1=0
k2(D2
D1) k3(D3 D2) P2=0
k3(D3 D2) P3=0
该方程写成矩阵形式 [K]{D}={R} ,就是:
k20 D1 P1 k1+k2
k2k2+k3 k3 D2 = P2
D3 P3 0 k3k3
[K]称为该多自由度系统的刚度矩阵。
不难看出,上述由势能驻值条件得到的代数方程,就是三个力(P1,P2,P3)作用点处的平衡条件。
该系统的总势能用矩阵写成标准形式如下:
1TT
Πp={D}[K]{D} {D}{R}
2
这就是一般离散弹性系统势能的通用表达式。 3、连续系统的总势能表达式
对于连续弹性体系统,根据前面总势能的定义,势能表达式为:
Πp=∫
V
___
1T
{ε}{σ}dV ∫V(Xu+Yv+Zw)dV ∫s(Xu+Yv+Zw)dS
σ2
,引入力学量之间的约束关系:物理方程{σ}=[D]{ε}和几何方程(应变是位移的函数)把势能表达成系统位移的泛函:
___
1T
dV ∫(Xu+Yv+Zw)dV ∫(Xu+Yv+Zw)dS Πp=∫{ε}[D]{ε}V2Vsσ
试考虑如何根据材料力学中单轴拉压、梁理论、扭转理论导出相应的连续系统总势能泛函?
4、用变分法可以证明,弹性系统的最小总势能原理和虚位移原理等价。