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关于弹性变形测量的几点理论分析与推导

最近您问我的关于弹性力学的问题,我回去查阅之后有了一个大概的答案,所以写了一个word文档给您解释一下。因为不知道您对相关力学原理的了解程度,故以下的回复会有些繁琐,望您理解。
您给我所说的内容,我拍了一张图,按我的理解,将从以下问题进行回复:
1)为什么是 ,各个物理量的意思是什么;
2)为什么不考虑对y的偏导,同时精度是否足够;
3) 怎么求。
在此之前,要先向您详细介绍一下弹性力学中的一些基本假定和数学原理。
一、研究方法、基本假定与数学原理
首先,这个公式是有限元原理的应用,是弹性力学的几何方程。在这个公式中需要的性力学的基本假定有:
1)连续性;
2)各项同性;
3)均匀性;
4)完全弹性;5)小变Fra bibliotek。这些基本假定有两个作用:
1)简化平衡条件:考虑微分体的平衡条件时,可以用变形前的尺寸代替变形后的尺寸。
简化几何方程,忽略后几项,即:
u为x方向的刚体位移, 为x方向的线性变形量 , 为与形变有关的位移。
三、求y方向的偏导的意义与精度影响
首先,从数学推导上说,公式中并没有对y的偏导。同时由于u是x方向的位移,uy恒等于0,对u求y方向偏导的值必定为0,所以不必考虑y方向的偏导,也不会影响精度。
对该公式的精度,由于泰勒展开美意阶的数值差距很大,且其本身就是小变形,故忽略后项对精度影响不大。 满足有限元分析的精度要求。
2)简化几何方程:在几何方程中,由于 可略去后几个项,使几何方程成为线性方程。
同时,连续性还有一个重要的数学意义,就是可以应用泰勒公式。
二、公式来源及物理意义
首先,令x方向的坐标改变量(刚体位移+形变导致的位移)为f(x),那么 ,在小变形的前提下,此时 。由于我们假设物体连续,那么就可以应用泰勒公式:
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