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Chap7 分析力学之静力学

分析静力学的基本问题是:给定约束质点系(或机构,给定主动力系,确定约束质点系(或机构)的静止平衡位置

虚位移原理

虚位移原理

虚位移原理(一般形式双边、理想约束系统,在时刻 t、位置 A 处于静止状态,它能在下一无限小邻近时刻继续保持静止的充要条件是,在时刻 t、位置 A,主动力在任意虚位移上的虚功之和为零。即,

\[\boxed{\sum_{i=1}^n \bar{\delta}W_{F_i}=\sum_{i=1}^N \bm{F}_i \cdot \delta \bm{r}_i=0}\]

或写成,

\[\sum_{i=1}^N F_{xi}\delta x_i +F_{yi}\delta y_i+F_{zi}\delta z_i=0\]

上式称为静力虚功方程

静止质点系继续保持静止的充要条件,

\[\delta V(\bm{r}_1,...\bm{r}_N)=0\]

这就是有势情形下虚位移原理的一般形式

\[\delta V(q_1,...,q_n)=0\]

这就是有势情形下虚位移原理的广义坐标形式,也称势能驻值定理

静力稳定性

所谓静力稳定性,就是研究静止平衡系统在受到微扰后,是否能保持在原始平衡位置附近。如果对任意微扰,系统都倾向于恢复原始平衡位置,称为稳定平衡;如果存在一种微扰,系统倾向于远离原始平衡位置,称为不稳定平衡;如果对任意微扰,系统都可以在扰动后的位置保持静止平衡,称为随遇平衡

如果对任意非零的广义虚位移向量 \(\delta \bm{q}\),都有 \(\delta \bm{q}^T\cdot \bm{G}\cdot \delta \bm{q}>0\)系统稳定平衡;如果存在某个非零的广义虚位移向量 \(\delta \bm{q}\),使得 \(\delta \bm{q}^T\cdot \bm{G}\cdot \delta \bm{q}<0\),系统不稳定平衡

稳定性判定定理

有势系统在某一位置静止平衡。若 G 的全部特征值为正(即正定,系统稳定平衡;若 G 的特征值中至少有一个为负,系统不稳定平衡

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