4.3. Необходимые условия равновесия.
Вектор массовой силы в
-объеме обозначается К, объемной
Уравнения равновесия в V- и в
-объемах записываются в форме (3.3.2) гл. I:
Из них следует равенство
Величина в скобках представляется в виде
Вместе с тем, вычисляя дивергенцию тензора
имеем [см. (V. 4.7)]
и, возвращаясь к (4.3.3), приходим к равенству
Переходим к уравнению равновесия на поверхности; сила
действующая на элемент поверхности
равна
и уравнение равновесия на О по (4.1.15), (4.2.2) представляется в виде
После замены
получаем
или, сославшись на (4.2.2),
Уравнения равновесия в объеме и на поверхности оказались выраженными через один и тот же несимметричный тензор второго ранга
Это можно было предвидеть, так как уравнение равновесия в объеме выражает условие обращения в нуль главного вектора
внешних сил, действующих на любой объем V, мысленно выделенный в
-объеме:
Заменив подынтегральные выражения их вышеприведенными значениями
получаем
и при обозначении (4.3.7) снова приходим к уравнению равновесия (4.3.4). Внешне полученные уравнения равновесия
напоминают уравнения равновесия
но не надо забывать, что тензор
не равен разности тензоров
определяемой тензором
:
Несимметрию тензора
, обусловленную наличием слагаемого
следует объяснить поворотом объемного элемента при деформации
-объема.
Тензор
представляет линейный дифференциальный оператор над вектором
При отсутствии добавочных массовых и поверхностных сил
задача разыскания
сведется к однородной системе линейных относительно
дифференциальных уравнений второго порядка с однородными краевыми условиями. Это — так называемые уравнения нейтрального равновесия. Они допускают, конечно, тривиальное решение
Но могут иметь место решения, отличные от тривиального, когда наряду с рассматриваемым состоянием равновесия
-объема, нагруженного силами
существуют близкие к нему равновесные состояния. Значения параметров нагружения, для которых уравнения нейтрального равновесия имеют нетривиальное решение, называются бифуркационными. Сформулированная однородная краевая задача позволяет найти бифуркационные
параметры, но не определяет целиком форм равновесия У-объе-ма, отличающихся от исходной. Их разыскание потребовало бы рассмотрения полных уравнений равновесия
-объема.