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3.5 应变协调方程
式(3.1.10)表明,6个应变分量是通过3个位移分量表示的,因此,6个应变分量之间不是独立的,它们之间必然存在着一定的联系。我们可以根据式(3.1.10)由位移分量方便地求出应变分量;但是反过来,由应变分量求解位移分量时,式(3.1.14)则是包含6个方程而只有3个未知函数的偏微分方程组,由于方程的个数超过未知函数的个数,方程组可能是矛盾的。为使这个方程组不矛盾,则6个应变分量必须满足一定的条件,这个条件就是应变协调方程。从物理意义上理解,若把一个物体划分成许多网格,如果对应变不加任何约束,也就是不要求应变协调的话,网格在变形后可能出现“撕裂”或“套叠”的位移不协调现象,从而破坏物体的整体连续性。
为了得到应变协调方程,我们从式(3.1.10)中消去位移分量。例如,将εx(ε11)的二阶导数和εy(ε22)的二阶导数相加得
即
类似地可以得到一共6个应变协调方程:
满足以上6个应变协调方程,就可以保证得到单值连续的位移函数。
应当指出,弹塑性力学问题求解时,如果先正确求出物体各点的位移函数u、v、w,再根据式(3.1.10)求出应变分量,则应变协调方程自然满足;但是如果先求解的是应变分量,然后再由应变分量求解位移时,需要同时考虑应变协调方程。