单位载荷法--莫尔积分
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莫尔积分法计算公式推导莫尔积分法的公式推导。
莫尔积分法是一种常见的数值积分方法,它通过将被积函数展开为一组基函数的线性组合,然后利用基函数的正交性质来进行积分计算。
在本文中,我们将详细推导莫尔积分法的公式,以便更好地理解这一数值积分方法的原理和应用。
1. 基函数展开。
首先,我们假设被积函数f(x)可以展开为一组基函数φi(x)的线性组合,即。
f(x) = Σi=1n ciφi(x)。
其中ci为展开系数,φi(x)为基函数。
我们要求基函数φi(x)在积分区间[a, b]上是正交的,即。
∫a^b φi(x)φj(x) dx = 0, i ≠ j。
这样,我们就可以利用基函数的正交性质来简化积分计算。
2. 莫尔积分公式。
根据莫尔积分法的原理,我们可以将被积函数f(x)在积分区间[a, b]上进行展开,得到。
f(x) = Σi=1n ciφi(x)。
然后,我们将被积函数f(x)乘以基函数φj(x),并在积分区间[a, b]上进行积分,得到。
∫a^b f(x)φj(x) dx = Σi=1n ci∫a^b φi(x)φj(x) dx。
由于基函数φi(x)在积分区间[a, b]上是正交的,即∫a^b φi(x)φj(x) dx = 0, i ≠j,因此上式右边的求和只有在i = j时才会有非零项,即。
∫a^b f(x)φj(x) dx = cj∫a^b φj(x)φj(x) dx。
这样,我们就得到了莫尔积分法的公式:cj = ∫a^b f(x)φj(x) dx / ∫a^b φj(x)φj(x) dx。
3. 数值计算。
莫尔积分法的公式可以用于数值计算被积函数f(x)在积分区间[a, b]上的积分值。
具体地,我们可以选择一组合适的基函数φi(x),计算出展开系数ci,然后利用展开系数ci和基函数φi(x)的正交性质来进行积分计算。
常见的基函数包括Legendre多项式、Chebyshev多项式、Hermite多项式等,它们在不同的积分区间和被积函数下有不同的适用性。
服从胡克定律,有dxV EI x) (轴向拉压扭转22C P =311)P 2ni ii δ==∑对于线弹性体,比例加载的情况是正确的。
弹性体力学的普遍定理之一。
对于线弹性体,第一力系在第二力系所引起的相应位移上所做的功,等于第二力系在第一力系引起的相应位移上的所作的功。
)n 3)互等定理也是弹性体力学的普遍kkCF V ∆=∂∂克劳迪—恩格赛定理将弹性体的余应变能V C 表示为广义力{F}的函数时,余应变能V C 对任一广义力F k 的偏导数等于该力作用点处、沿力方向的位移Δk 。
kkF V ∆=∂∂ε卡氏第二定理将线弹性体的应变能V Ɛ表示为广义力{F}的函数时,应变能V Ɛ对任一广义力F k 的偏导数等于该力作用点处、沿力方向的位移Δk 。
例14-4 图示刚架ABC ,AB 、BC 各段的弯曲刚度均为EI ,试求自由端A 处承受铅垂集中力P 作用时,A 端截面的转角θ。
BAP aaC例14-12 悬壁梁受分布力q 作用,求B 点挠度。
ABql例14-11 刚架两杆抗弯刚度为EI ,试求C 点水平位移ΔHC 。
BAPba C参考书1.S.T. Timoshenko, James.M. Gere (Stanford University), “Mechanics ofMaterials”,Van Nostrand Reinhold Company Ltd., London.1972, 1984, 1990, 1997, 20012.孙训方《材料力学》(四版),高等教育出版社,2002年。
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