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弹性力学叠加原理

/superposition principle in elastic mechanics/
条目作者曹艳平

曹艳平

最后更新 2024-04-04
浏览 286
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数学中线性问题的叠加原理在线性弹性力学中的应用,线性代数方程组或微分方程组的解的任意线性组合均为该方程组的解。

英文名称
superposition principle in elastic mechanics
所属学科
力学

线性弹性力学中的所有基本方程和边界条件都是线性的,因此对于同一个弹性力学问题,它的位移解或应力解的任意线性组合也均为该问题的解。例如线弹性体受到多组载荷共同作用时的应力或位移场就等于每组载荷作用时的应力或位移场之和,与加载顺序无关。

叠加原理是线弹性理论中普遍适用的一般性原理,巧妙地利用叠加原理是处理各类工程问题的重要手段。对于一些载荷情况复杂的线弹性问题,可以将复杂载荷分解为几组简单载荷的叠加,分别求解,从而得到整个问题的解。

线弹性体所满足的平衡方程、本构方程、几何方程和边界条件的线性性质是叠加原理成立的前提条件。对于非线性弹性材料或弹塑性材料,本构方程是非线性的;对于大变形情况,几何方程和平衡方程都将出现非线性项;对于载荷随变形而变化的非保守力系情况或边界用非线性弹簧支撑的约束情况,边界条件是非线性的;对于这些情况,叠加原理都将不再适用。例如:物体在超过材料屈服极限后的塑性流动问题,杆、板壳大挠度弯曲和屈曲(失稳)问题等。

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