材料力学的三大方程

材料力学的三大方程

一、本构方程:

弹性杆在受到拉力(压力)的作用,会产生伸长或者压缩,与弹簧类似。

弹簧遵循胡可定律,有:

F=K

[公式]

对应的,对于弹性杆,我们有相似的关系:

[公式]

其中, [公式] 为轴力, [公式] 为拉伸刚度, [公式] 为变形。

对于他的弯曲,我们有:

[公式]

其中, [公式] 为弯矩, [公式] 为弯曲刚度, [公式] 为曲率。

则,以上构建了1D理论中的拉伸本构关系,以及弯曲本构关系。

二、平衡关系:

通过平面力系的平衡条件,我们可以得到,单元体的平衡,需要满足轴向受力平衡,横向受力平衡,以及力矩平衡,其方程分别为:

轴向力平衡: [公式]

横向力平衡: [公式]

力矩平衡: [公式]

由此,结合方程2与方程3,可以得到:

[公式]

三、几何方程:

对于拉伸,我们可以另轴向位移梯度来表征拉伸变形:

[公式]

对于弯曲,我们可以使用数学上的曲线曲率(的线性部分)来表征弯曲:

[公式]

1、 连续性方程——依据质量守恒定律推导得出。

2、 能量方程(又称伯努利方程)——依据能量守恒定律推导得出。

3、 动量方程——依据动量守恒定律(牛顿第二定律)推导得出的。