




版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
3.Hamilton原理
(1)變分的概念微分:設(shè)有一連續(xù)函數(shù)q=q(t),其中t為自變量,q為因變量;當(dāng)t有微增量dt時,引起函數(shù)的微增量dq,稱為該函數(shù)的微分,且:或:1ppt課件變分:假設(shè)自變量t不變,改變函數(shù)q=q(t)的形式,得到一個與原函數(shù)稍有差別的新函數(shù)式中:是一個微小系數(shù),是t的任意連續(xù)函數(shù)。則:
對于自變量的某一指定值,函數(shù)q=q(t)由于它的形式的微小改變而得到的改變量,稱為該函數(shù)的變分。從圖中可看出,實際上代表了虛位移。
2ppt課件(2)變分與微分的區(qū)別變分:自變量不變,僅由于函數(shù)本身形式的微小改變而得到的函數(shù)的改變;微分:由于自變量的微增量而引起的函數(shù)的微增量。
3ppt課件(3)變分的運算性質(zhì):
(a)任一連續(xù)函數(shù)q=q(t)的變分與微分可以交換:即
(b)在積分的上、下限不變的條件下,函數(shù)對自變量的積分的變分,等于該函數(shù)的變分對該自變量的積分。即:如果在函數(shù)q=q(t)中的自變量t是時間,則該函數(shù)的變分稱為等時變分。
4ppt課件(2)Hamilton原理:作用:提出了質(zhì)點系的真實運動與在質(zhì)點系真實運動鄰近,且為約束所能允許的可能運動的區(qū)分準(zhǔn)則。
①研究對象:具有k個自由度的理想、完整約束下的質(zhì)點系的運動
②廣義坐標(biāo):q1,q2,……qk③質(zhì)點系的位置:
1)若在平面上運動的質(zhì)點,其坐標(biāo)可選x,y,若再考慮時間,則有3個坐標(biāo),
5ppt課件2)一般地,用由q和t組成的(k+1)維空間內(nèi)的一點的運動表示,若在某一瞬時t,q1,q2,……qk均有確定的值,則可在(k+1)維空間中找到一個點,該點表示一質(zhì)點在t時的位置
6ppt課件④質(zhì)點系的真實運動:如上圖中(k+1)維空間中的實曲線表示;稱為質(zhì)點系的真實路徑,又叫正路。7ppt課件⑤質(zhì)點系的可能運動:質(zhì)點系在真實運動鄰近為約束所允許的任意一個可能運動,用表示。稱為質(zhì)點系的可能路徑,或旁路(彎路)。運動始末位置上,正路和彎路的位置相同(顯然,可能運動的曲線有無數(shù)條)。8ppt課件⑥虛位移(變分):表示在同一瞬時,旁路對正路的偏離。9ppt課件b)哈密頓原理的推導(dǎo):非定常約束的概念:即約束可隨t變化,是t的函數(shù)一、拉格朗日方程
——以廣義坐標(biāo)表示的動力學(xué)普遍方程10ppt課件
設(shè)有一理想、完整約束的非自由質(zhì)點系,具有k個自由度,用k個廣義坐標(biāo)q1,q2,…,qk表示質(zhì)點系的位置,作一直角坐標(biāo)系oxyz,用矢徑ri(xi,yi,zi)
表示質(zhì)點系中任一質(zhì)點Mi的位置,顯然,如果約束是非定常的,則矢徑ri是廣義坐標(biāo)和時間的矢量函數(shù):11ppt課件
n為質(zhì)點的數(shù)目,為了將質(zhì)點系中質(zhì)點Mi
的虛位移δri表示為廣義坐標(biāo)的變分,求(1)式的變分:(1)12ppt課件將其展開后得:
(2)(2)式中第一項表示主動力系在質(zhì)點系虛位移中的元功的和,可以寫為廣義坐標(biāo)的形式為:
(3)(3)式中,Qj為對應(yīng)于廣義坐標(biāo)qj的廣義力。
已知動力學(xué)普遍方程為:13ppt課件(2)式中左邊第二項表示慣性力系在質(zhì)點系虛位移中元功的和,將(1)式代入(2)式中的左邊第二項得:
(4)
為簡化(4)式括號中的式子,可將其改寫為:(5)14ppt課件
為推導(dǎo)拉氏方程,先證明與之間的兩個關(guān)系式:(1)
(6)
稱為廣義速度,為廣義坐標(biāo)對時間的變化率,因和僅是廣義坐標(biāo)和時間的函數(shù),與廣義速度無關(guān),15ppt課件將(6)式對廣義速度求偏導(dǎo)數(shù),可得關(guān)系式:
(7)(6)16ppt課件將(6)式對任一廣義坐標(biāo)qα求偏導(dǎo)數(shù)得:(6)17ppt課件
另一方面,直接由矢徑對某一廣義坐標(biāo)求偏導(dǎo)數(shù)后,再對時間t求導(dǎo)數(shù),得:由此,可得另外一個關(guān)系式:
(8)
18ppt課件將(7)式和(8)式代入(5)式中得:(7)(8)(5)19ppt課件將此結(jié)果代回式(4),并引入質(zhì)點系動能得:(9)(4)20ppt課件將此結(jié)果代入(2)式中得:
(10a)當(dāng)主動力有勢力時:代入(10a)式中得:(2)(3)21ppt課件引入拉格朗日函數(shù)L=T-V(質(zhì)點系動能與勢能之差,稱為動勢),則上式可表示為:
(11a)22ppt課件
廣義力:代入(11a)式中,而拉格朗日函數(shù)L=T-V(質(zhì)點系的動能與勢能之差又稱為動勢)(11a)式又可以寫為:
(11b)將(11b)式乘以dt,并從t1到t2作定積分,有:
(12)23ppt課件因為:
(13)故(12)式中第一項為
(14)(12)24ppt課件代入(12)式中得:
(15)或:(16)拉格朗日函數(shù),所以L的一階變分為:
(17)25ppt課件代入(16)式,并將等式的左端進(jìn)行積分后得:
(18)
根據(jù)題設(shè),在t1和t2時刻,系統(tǒng)的真實運動曲線與可能運動曲線都分別通過A點和B點,即:,因此26ppt課件所以(18)式成為了:
(19)
改變積分和變分的次序,有:
(20)令積分:,并稱S為哈密頓作用量,即: (21)(20)和(21)式稱為哈密頓原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式。27ppt課件哈密頓原理可表敘述為:
具有完整的理想約束保守系統(tǒng),在該時間間隔內(nèi)具有相同的始終位置的可能運動相比,對于真實運動哈密頓作用量有極值。即:對于真實運動,哈密頓作用量的變分等于0。28ppt課件
式(20)和(21)僅僅適用于保守系統(tǒng),將L=T-V代入該式則得:對于非保守系統(tǒng):式(20)或(21)中還應(yīng)包括作用于體系上的非保守力(包括阻尼力及任一外荷)所作的功,即:
(為由非保守力決定的廣義力)29ppt課件
(1-4)式中:T——體系的總動能;
V——體系的位能,包括應(yīng)變能及任何保守外力的勢能;
Wnc——作用于體系上的非保守力(包括阻尼力及任一外荷)所作的功;
——在指定時間區(qū)間內(nèi)所取的變分非保守系統(tǒng)的哈密頓原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:應(yīng)用該原理可以直接導(dǎo)出任何給定體系的運動方程。30ppt課件⑧該方法與虛功方法的(不同)區(qū)別應(yīng)用哈密頓原理推導(dǎo)體系的運動方程,不明顯使用慣性力和彈性力,而分別被
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 管理項目成功的常見誤區(qū)與對策試題及答案
- 2024年體育經(jīng)紀(jì)人職業(yè)資格考試全覆蓋試題及答案
- 體育經(jīng)紀(jì)人與運動員之間的關(guān)系試題及答案
- 農(nóng)業(yè)植保員職業(yè)資格考試的知識點輔導(dǎo)試題及答案
- 學(xué)會利用時間規(guī)劃學(xué)習(xí)的試題及答案
- 模具設(shè)計師面臨的挑戰(zhàn)及試題及答案對策
- (高清版)DB50∕T 792-2017 渝菜 鲊鴨肉烹飪技術(shù)規(guī)范
- (高清版)DB3310∕T 003-2012 臺州農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化示范要求
- 黃山市中心城區(qū)環(huán)衛(wèi)一體化特許經(jīng)營項目實施方案
- 人民醫(yī)院擴建工程項目可行性研究報告(范文)
- 湖北省武漢市2025屆高中畢業(yè)生四月調(diào)研考試數(shù)學(xué)試卷及答案(武漢四調(diào))
- 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實戰(zhàn)學(xué)習(xí)通超星期末考試答案章節(jié)答案2024年
- GB 21258-2024燃煤發(fā)電機組單位產(chǎn)品能源消耗限額
- DB34∕T 4010-2021 水利工程外觀質(zhì)量評定規(guī)程
- 醫(yī)療美容診所規(guī)章制度上墻
- 人教鄂教版五年級科學(xué)下期中測試卷(1-9課)(含答案)
- 事業(yè)單位同意報考證明
- 音調(diào)控制電路課件
- N-TWI日產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的設(shè)定課件
- 醫(yī)療機構(gòu)雙向轉(zhuǎn)診登記表
- 蔬菜水果報價單表
評論
0/150
提交評論