Beep函數(shù)

最有名的應(yīng)力函數(shù)是彈性力學(xué)平面問(wèn)題中的艾里應(yīng)力函數(shù)。如果沒(méi)有體力，平面中的三個(gè)應(yīng)力分量σxx、σyy、τxy滿足下列方程：

根據(jù)方程(1),可將應(yīng)力分量用一個(gè)函數(shù)φ（x，y）表示為：

φ便是艾里應(yīng)力函數(shù)。對(duì)于均勻和各向同性的物體,φ是一個(gè)雙調(diào)和函數(shù)，即它滿足下列雙調(diào)和方程：

ΔΔφ=0，　 (3)

式中Δ是平面的拉普拉斯算符。引入φ后,平面問(wèn)題原來(lái)的8個(gè)未知函數(shù)(兩個(gè)位移分量、三個(gè)應(yīng)變分量和三個(gè)應(yīng)力分量σxx、σyy、τxy就歸結(jié)為一個(gè)函數(shù)φ。這對(duì)求解具體問(wèn)題很有好處。

在彈性柱體的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題中,剪應(yīng)力分量τxz、τyz滿足下列平衡方程：

據(jù)此可將τxz、τyz用一個(gè)函數(shù)Ψ(x，y)表示為：

Ψ稱(chēng)為普朗特應(yīng)力函數(shù)。對(duì)于均勻和各向同性的柱體,Ψ滿足下列方程：

ΔΨ=-2Gθ，　(6)

式中G為材料的剪切模量（見(jiàn)材料的力學(xué)性能）;θ為單位長(zhǎng)度的扭轉(zhuǎn)角。

在求解彈性力學(xué)的空間問(wèn)題時(shí)，也可以用六個(gè)應(yīng)力函數(shù)代替原來(lái)的六個(gè)應(yīng)力分量，但好處不多。所以，一般多采用各種位移函數(shù)。對(duì)于均勻和各向同性彈性體，位移分量u1、u2、u3滿足下列平衡方程：

式中Δ是空間中的拉普拉斯算符；ν為材料的泊松比；G為剪切模量；fi為體力分量。方程(7)的解可以表達(dá)成多種形式。一種形式為：

式中ψ1、ψ2、ψ3、

函數(shù)ψ1、ψ2、ψ3、

方程(7)還有另一種形式的解，即

式中Fi滿足下列方程：

函數(shù)F1、F2、F3稱(chēng)為布森涅斯克-索米利亞納－伽遼金位移函數(shù)。對(duì)于回轉(zhuǎn)體的軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題，公式(10)可作許多簡(jiǎn)化。取對(duì)稱(chēng)軸為z軸(x3軸),記r為所考慮點(diǎn)到z軸的距離,并記位移在r、z軸上的投影分別為u、w。若┃1=┃2=0，可取F1=F2=0，F(xiàn)3=F(r，z)。這樣由公式(10)可得到：

式中,即柱坐標(biāo)中的拉普拉斯算符；F滿足下列方程：

公式(12)中的函數(shù)F稱(chēng)為樂(lè)甫位移函數(shù)。 在求解軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題時(shí)，經(jīng)常利用公式(12)。

在f1=f2=0的情況下,即使不是軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題,方程(7)的解也可用一組位移函數(shù)F、f表示如下：

式中F、f滿足下列方程：

這組位移函數(shù)特別適用于求解無(wú)限體、半無(wú)限體和厚板等問(wèn)題。