最小位能原理

更新时间:2022-08-25 17:32

哈密顿原理可以等价地推出相应的质点组的运动方程,通常是微分方程。如果力学系统处于静力平衡稳定状态,则因动能为零,位能与时间无关,哈密顿原理转化为最小位能原理。

简介

哈密顿原理

哈密顿原理亦称最小作用原理,是力学中的一个变分原理

拉格朗日函数L是质点组的动能势能之差,即L=T-V,T为动能,V为势能。哈密顿原理断言:在一切容许的运动中,质点组的真实运动满足积分 有极值必要条件δJ=0。

定义

如同一般变分原理一样,从哈密顿原理可以等价地推出相应的质点组的运动方程,通常是微分方程。如果力学系统处于静力平衡稳定状态,则因动能为零,位能与时间无关,哈密顿原理转化为最小位能原理:

应用

在力是保守力的情况下,对任何有限粒子组,对于更一般的动力系统以及连续介质,这一原理的推广同样适用。

弹性理论中的最小位能原理

弹性理论中的最小位能原理是用应变变分表示的弹性力学变分原理。

对于给定的弹性体,真实发生的位移使体系总位能的一次变分为零。记位移为u=(u1,u2,u3),应变为应力为σij,体积力密度为F=(F1,F2,F3),表面力密度为P=(P1,P2,P3),体系总位能为

以位移变分表示位能的变分,则有

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