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相似文献
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1.
电磁弹性固体三维问题的广义变分原理   总被引:10,自引:0,他引:10  
提出了以电磁弹性固体所有变量应力、应变、位移、电位移、电场强度、电势、磁感应强度、磁场强度和磁势为自变量的电磁弹性固体三维问题最一般形式的广义变分原理。它们涵盖了电磁弹性固体问题所有的基本方程和边界条件。在此基础上还可以进一步给出部分变量为自变量的其它形式广义变分原理。  相似文献   

2.
应用弹性微结构理论,建立了具广义力场带孔隙损伤线弹性固体的基本模型.应用变积方法,同时分别建立了带孔隙损伤弹性固体四类和两类变量的广义变分原理,这些变分原理对应着带孔隙损伤弹性固体微分方程和初值边值条件.应用弹性微结构理论,建立了带孔隙损伤的弹性Timoshenko 梁的基本方程,得到带孔隙损伤的弹性Timoshenko 梁两类变量的广义变分原理.这些广义变分原理为近似求解带孔隙损伤的弹性问题提供了有效途径.  相似文献   

3.
耦合热弹性动力学中各类Hamilton型拟变分原理   总被引:1,自引:0,他引:1  
罗恩 《固体力学学报》2001,22(3):239-246
根据古典阴阳互补和现代对偶互补的基本思想,通过作者早已提出的一条简单而统一的途径,系统地建立了耦合热弹性动力学的各类Hamilton型拟变分原理。这种以单一泛函的变分式表示的Hamilton型拟变分原理,能精确反映耦合热弹力动力学初值-边值问题的全部特征。文中首先给出一个在力学上可以认为是广义拟虚功原理的表式。然后从该式出发,通过所给出的一系列广义Legendre变换,系统地推导出耦合热弹性动力学的8类变量、6类变量、4类变量和2类变量Hamilton型拟变分原理。同时,通过这条途径还能阐明这些原理的内在联系。  相似文献   

4.
弹性理论中广义变分原理的研究及其在有限元计算中的应用   总被引:15,自引:0,他引:15  
本文的目的在于说明怎样系统地建立各种广义变分原理,怎样合理地使用各种广义变分原理来改进有限元计算的成效。为了易于说明问题,本文只局限于弹性理论的各种广义变分原理,但其推广并不困难。本文指出,广义变分原理的泛函,可以系统地采用拉格朗日乘子法,把一般有条件的变分原理化为无条件的变分原理来唯一地决定的。拉格朗日乘子所代表的物理量,可以通过变分求极值或驻值的过程求得,从而消除了在建立广义变分原理的泛函时,人们经常陷入的象猜谜一样的困境。本文也指出:我们同样可以用拉格朗日乘子法把一般有多个条件的变分原理,化为条件个数较少的变分原理。我们称变分条件减少了的变分原理为各级不完全的广义变分原理。凡是把全部变分条件都消除了的变分原理,称为完全的广义变分原理,或简称广义变分原理;实际上是完全无条件的变分原理。本文建立了弹性小位移变形理论中的各级不完全的广义位能原理,和各级不完全的广义余能原理,包括从最小位能原理和最小余能原理分别导出的最完全的广义变分原理;并且证明了这两个弹性力学广义变分原理的泛函是等同的。在这些广义变分原理中,包括了Hellinger-Reissner(1950),胡海昌-鹫津久一郎(1955)的广义变分原理。本文也建立了弹性大位移变形理论中的位能原理和余能原理,并建立了有关位能余能的各级不完全的广义变分原理,包括以大位移变形的最小位能和最小余能原理分别导出的弹性力学广义变分原理,并且也证明了在大位移变形情况下,这两个弹性力学的广义变分原理也是等同的。本文除了列举广义变分原理在有限元法上的众所周知的应用外,还补充了三个比较重要的应用范围。  相似文献   

5.
论耦合热弹性力学中各种Gurtin型变分原理   总被引:5,自引:0,他引:5  
罗恩 《力学季刊》1990,11(1):43-53
本文提出了一条比巳有文献更简单更直接的新途径,系统地建立了耦合热弹性力学中各种Gurtin型变分原理。文中首先给出一个重要的以卷积表示的积分关系式,然后从该式出发,系统地导出成互补关系的八类变量、七类变量、六类变量、五类变量、四类变量、三类变量及二类变量的变分原理。而Nickell和Sackman,Carlson所给出的变分原理,只是本文所建立的新的更一股广义变分原理的部分特殊形式。并且,通过这条新途径,不仅能清楚地阐明各种Gurtin型变分原理之间的内在联系,而且能说明仅以应力场和热流场为独立变量的变分原理的建立过程。  相似文献   

6.
本文导出了一个以应力函数及挠度为变量函数的弹性扁壳的广义变分原理。在这个变分原理中,扁壳全部基本方程都是Euler方程,全部边界条件都是自然边界条件。 应用这个变分原理,我們討論了以下問題: 1.用应力函数及挠度表示几何边界条件的問題; 2.多連通扁壳的位移单位条件問題。 文内还导出了大挠度情形的广义变分原理。  相似文献   

7.
非线性弹性薄壳静力学的一些基本原理   总被引:1,自引:0,他引:1  
根据对偶互补的基本思想,系统地建立了非线性弹性薄壳静力学的各类变分原理.文中首先给出非线性薄壳静力学的广义虚功原理的表式,然后从该式出发,不仅能得到非线性薄壳静力学的虚功原理,而且通过所给出的广义Legendre变换,还能系统地成对导出非线性弹性薄壳静力学的3类变量(U,ε,x,N,M)、2类变量(U,N,M)变分原理、以及总势能驻值原理和总余能驻值原理的互补泛函.同时,通过这条新途径还能清楚地阐明这些原理的内在联系.  相似文献   

8.
根据古典阴阳互补和现代对偶互补的基本思想,通过作者提出的一条简单而统一的新途径,建立了有限变形弹性动力学的另一种单卷积形式的变分原理一各类非传统简化Gurtin型变分原理.首先给出一个以卷积表示的关系式,在力学上它是有限变形动力学的广义虚功原理的另一种表式.然后从该式出发,不仅能得到有限变形动力学另一种形式的虚功原理,而且通过文中所给出的一系列广义Legendre变换,还能成对导出5类变量、3类变量、2类变量和1类变量非传统简化Gurtin型变分原理的互补泛函.同时,通过这条新途径还能阐明这些原理之间的内在联系。  相似文献   

9.
孙辉  扶名福 《力学季刊》2008,29(1):158-165
对于具有摩擦约束的弹塑性接触问题,由于边界接触面上的摩擦力由不等式表示,导致得到包含摩擦约束的广义变分原理为广义变分不等原理.广义变分不等原理通过将摩擦力纳入问题的能量泛涵,可避免考虑摩擦力变化的具体过程,便于数值方法如有限元等在弹性接触问题上的应用.但是,通过对广义变分不等原理的研究,发现在弹性力学广义变分不等原理中,势能型和余能型广义变分不等原理,均存在临界变分现象,即变分时拉格朗日乘子为零,变分失败;或者得到的能量泛函变分后得不到问题的欧拉方程.在对弹性力学广义变分不等原理临界变分现象进行分析后,提出了避免发生临界变分现象的方法.实际应用证明了方法的有效性.通过避免临界变分现象的发生,可以保证拉格朗日乘子方法的有效使用.  相似文献   

10.
基于复杂磁场中铁磁介质磁弹性广义变分原理,给出了包含磁场、铁磁薄板几何非线性的一组基本方程,并对斜磁场中铁磁薄板的磁弹性弯曲问题进行了分析.根据铁磁板内磁场分布特点定性分析了铁磁薄板所受磁力的特征,建立了考虑铁磁板磁场端部效应以及耦合非线性、几何非线性的磁弹性有限元模型,数值模拟了铁磁薄板的磁弹性耦合弯曲特性并给出铁磁悬臂、简支薄板随磁场倾角变化的磁弹性弯曲变形特征等,数值结果与定性分析结果吻合良好.  相似文献   

11.
SYMPLECTIC DUALITY SYSTEM ON PLANE MAGNETOELECTROELASTIC SOLIDS   总被引:1,自引:0,他引:1  
By means of the generalized variable principle of magnetoelectroelastic solids, the plane magnetoelectroelastic solids problem was derived to Hamiltonian system. In symplectic geometry space, which consists of original variables, displacements, electric potential and magnetic potential, and their duality variables, lengthways stress, electric displacement and magnetic induction, the effective methods of separation of variables and symplectic eigenfunction expansion were applied to solve the problem. Then all the eigen-solutions and the eigen-solutions in Jordan form on eigenvalue zero can be given, and their specific physical significations were shown clearly. At last, the special solutions were presented with uniform loader, constant electric displacement and constant magnetic induction on two sides of the rectangle domain.  相似文献   

12.
考虑力-电-磁-热等多场耦合作用, 基于线性理论给出了磁-电-弹性半空间在表面轴对称温度载荷作用下的热-磁-电-弹性分析, 并得到了问题的解析解. 利用Hankel 积分变换法求解了磁-电-弹性材料中的热传导及控制方程, 讨论了在磁-电-弹性半空间在边界表面上作用局部热载荷时的混合边值问题, 利用积分变换和积分方程技术, 通过在边界表面上施加应力自由及磁-电开路条件, 推导得到了磁-电-弹性半空间中位移、电势及磁势的积分形式的表达式. 获得了磁-电-弹性半空间中温度场的解析表达式并且给出了应力, 电位移和磁通量的解析解. 数值计算结果表明温度载荷对磁-电-弹性场的分布有显著影响. 当温度载荷作用的圆域半径增大时, 最大正应力发生的位置会远离半无限大体的边界; 反之当温度载荷作用的圆域半径减小时, 最大应力发生的位置会靠近半无限大体的边界. 电场和磁场在温度载荷作用的圆域内在边界表面附近有明显的强化, 而磁-电-弹性场强化区域的强化程度跟温度载荷的大小和作用区域大小相关. 本研究的相关结果对智能材料和结构在热载荷作用下的设计和制造具有指导意义.  相似文献   

13.
考虑力-电-磁-热等多场耦合作用, 基于线性理论给出了磁-电-弹性半空间在表面轴对称温度载荷作用下的热-磁-电-弹性分析, 并得到了问题的解析解. 利用Hankel 积分变换法求解了磁-电-弹性材料中的热传导及控制方程, 讨论了在磁-电-弹性半空间在边界表面上作用局部热载荷时的混合边值问题, 利用积分变换和积分方程技术, 通过在边界表面上施加应力自由及磁-电开路条件, 推导得到了磁-电-弹性半空间中位移、电势及磁势的积分形式的表达式. 获得了磁-电-弹性半空间中温度场的解析表达式并且给出了应力, 电位移和磁通量的解析解. 数值计算结果表明温度载荷对磁-电-弹性场的分布有显著影响. 当温度载荷作用的圆域半径增大时, 最大正应力发生的位置会远离半无限大体的边界; 反之当温度载荷作用的圆域半径减小时, 最大应力发生的位置会靠近半无限大体的边界. 电场和磁场在温度载荷作用的圆域内在边界表面附近有明显的强化, 而磁-电-弹性场强化区域的强化程度跟温度载荷的大小和作用区域大小相关. 本研究的相关结果对智能材料和结构在热载荷作用下的设计和制造具有指导意义.   相似文献   

14.
The problem of determining the electro-elastic fields around arbitrarily oriented planar cracks in an infinite piezoelectric space is considered. The cracks which are acted upon by a transient load are either electrically impermeable or permeable. A semi-analytic method based on the theory of exponential Fourier transformation is proposed for solving the problem in the Laplace transform domain. The Laplace transforms of the jumps in the displacements and electric potential across opposite crack faces are determined by solving a system of hypersingular integral equations. Once these displacement and electric potential jumps are obtained, the displacements and electric potential and other physical quantities of interest, such as the crack tip stress and electric displacement intensity factors, can be computed with the help of a suitable algorithm for inverting Laplace transforms. The stress and electric displacement intensity factors are computed for some specific cases of the problem.  相似文献   

15.
An expression of the generalized principle of virtual work for the boundary value problem of the linear and anisotropic electromagnetic field is given. Using Chien's method, a pair of generalized variational principles (GVPs) are established, which directly leads to all four Maxwell's equations, two intensity-potential equations, two constitutive equations, and eight boundary conditions. A family of constrained variational principles is derived sequentially. As additional verifications, two degenerated forms are obtained, equivalent to two known variational principles. Two modified GVPs are given to provide the hybrid finite element models for the present problem.  相似文献   

16.
The problem of an electric point charge moving constantly along the poling direction of a transversely isotropic piezoelectric solid is considered in a moving coordinate system, which moves together with the electric point charge. A general solution in the moving coordinate system is given, and all the field components, such as displacements, electric potential, stresses and electric displacements, can be concisely expressed in terms of four quasi-harmonic functions. We also present two examples to demonstrate the effect of the moving velocity on the values of i. Once the general solution is given, the axisymmetric problem of a moving electric point charge can be easily solved. The explicit expressions of all the field components caused by the moving electric charge are presented, and the effect of the moving velocity on these field components is numerically investigated.  相似文献   

17.
In this paper, the behavior of three parallel non-symmetric permeable cracks in a piezoelectric/piezomagnetic material plane subjected to anti-plane shear stress loading was studied by the Schmidt method. The problem was formulated through Fourier transform into three pairs of dual integral equations, in which unknown variables are jumps of displacements across the crack surfaces. To solve the dual integral equations, the jumps of displacements across the crack surfaces were directly expanded as a series of Jacobi polynomials. Finally, the relations among the electric displacement, the magnetic flux and the stress fields near the crack tips can be obtained. The results show that the stress, the electric displacement and the magnetic flux intensity factors at the crack tips depend on the lengths and spacing of cracks. It was also revealed that the crack shielding effect is present in piezoelectric/piezomagnetic materials.  相似文献   

18.
In this paper, the dynamic behavior of two collinear symmetric interface cracks between two dissimilar magneto-electro-elastic material half planes under the harmonic anti-plane shear waves loading is investigated by Schmidt method. By using the Fourier transform, the problem can be solved with a set of triple integral equations in which the unknown variable is the jump of the displacements across the crack surfaces. To solve the triple integral equations, the jump of the displacements across the crack surface is expanded in a series of Jacobi polynomials. Numerical solutions of the stress intensity factor, the electric displacement intensity factor and the magnetic flux intensity factor are given. The relations among the electric filed, the magnetic flux field and the stress field are obtained.  相似文献   

19.
The dynamic behavior of two parallel symmetric cracks in functionally graded piezoelectric/piezomagnetic materials subjected to harmonic antiplane shear waves is investigated using the Schmidt method. The present problem can be solved using the Fourier transform and the technique of dual integral equations, in which the unknown variables are jumps of displacements across the crack surfaces, not dislocation density functions. To solve the dual integral equations, the jumps of displacements across the crack surfaces are directly expanded as a series of Jacobi polynomials. Finally, the relations among the electric, magnetic flux, and dynamic stress fields near crack tips can be obtained. Numerical examples are provided to show the effect of the functionally graded parameter, the distance between the two parallel cracks, and the circular frequency of the incident waves upon the stress, electric displacement, and magnetic flux intensity factors at crack tips.  相似文献   

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