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编程问答

为什么刚度阵对称?根本原因在于物理方程。知识点:矩阵微积分,物理方程

發布時間:2023/12/10 编程问答 48 豆豆
生活随笔 收集整理的這篇文章主要介紹了 为什么刚度阵对称?根本原因在于物理方程。知识点:矩阵微积分,物理方程 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.


為什么剛度陣對稱?根本原因就是以上的物理方程。當物理方程發生變化,剛度陣便不一定能對稱。例如下面鏈接里提到的非線性情況,
https://www.zhihu.com/question/398632114

我對市面上現有教材的意見

大多數書上會這樣描述剛度陣對稱的原因:

其中W為應變能的密度。
但是,以上的式子實際是不充分的證明,式子本身沒有錯,但是沒有寫出關鍵的過程。
如果僅按照張量理論,即在忽略ε與σ的關系\varepsilon與\sigma的關系εσ的狀況下直接去計算應變能密度對應變的混合偏導,無論是先對εi還是εj求偏導,最后的結果都是12Cij+12Cji\varepsilon_i還是\varepsilon_j求偏導,最后的結果都是\frac{1}{2}C_{ij}+\frac{1}{2}C_{ji}εi?εj?21?Cij?+21?Cji?。具體過程可以見我的github筆記(有專門針對矩陣求導的筆記)。
但是,如果考慮了物理方程,情況截然不同。我們直接有?W?εi=σi\frac{\partial W}{\partial \varepsilon_{i}}= \sigma_{i}?εi??W?=σi?
這是通過物理方程,將W寫成完全以應變分量為自變量的形式再求偏導得到的。依據:
來自《彈性力學》徐芝綸第十一章《變分法》。之后,由
σi=Cijεj\sigma_{i}=C_{ij}\varepsilon_{j}σi?=Cij?εj?

方可以得到剛剛教材中的:
替換一下角標就能得到

我的有關解決這個問題的筆記鏈接:
https://github.com/BraveDrXuTF/WhyCisSYMMETRIC

總結

以上是生活随笔為你收集整理的为什么刚度阵对称?根本原因在于物理方程。知识点:矩阵微积分,物理方程的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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