
【计】 generalized displacement
broad sense; generalized
displacement
【计】 bit shift
广义位移(Generalized Displacement)是工程力学和物理学中的重要概念,指代系统位形空间中用于描述物体运动状态的独立参数。与经典位移不同,它不局限于空间坐标变化,而是抽象为能量关联的任意自由度表达。
在结构力学中,广义位移可表征梁的挠度、轴的扭转角等非传统平移量。例如悬臂梁的弯曲变形可表示为: $$ delta = frac{FL}{3EI} $$ 其中$F$为载荷,$L$为梁长,$E$为弹性模量,$I$为惯性矩(来源:Timoshenko《材料力学》)。
连续介质力学中,位移场函数$u_i(xj,t)$作为广义位移,完整描述变形体的运动状态。这遵循柯西应变张量定义: $$ varepsilon{ij} = frac{1}{2}(partial_j u_i + partial_i u_j) $$ (来源:Landau《连续介质力学》第2卷)
电磁系统则将电势$phi$和磁矢势$A$视为广义位移,通过拉格朗日密度$mathcal{L}$构建电磁场动力学方程。这种处理方式在量子电动力学中尤为重要(来源:Jackson《经典电动力学》第12章)。
该概念的数学基础源于分析力学,达朗贝尔原理将虚位移$delta qk$定义为系统可能路径的无穷小变化,满足约束条件: $$ sum{k=1}^n left( frac{d}{dt}frac{partial L}{partial dot{q}_k} - frac{partial L}{partial q_k} right)delta q_k = 0 $$ 其中$q_k$为广义坐标(来源:Goldstein《经典力学》第3版)。
广义位移是力学中的一个专业概念,主要用于描述系统在广义坐标下的位置变化。以下是详细解释:
基本定义
广义位移指在分析力学中,与广义力对应的位置变化量。例如:
学科背景
该术语于1993年被收录为力学名词,属于《力学名词》第一版中的规范表述。它扩展了传统位移的概念,适用于更复杂的力学系统(如多自由度系统或刚体转动)。
应用场景
在虚功原理中,广义位移常指系统的虚位移(假设的微小位移),用于计算广义力所做的虚功。例如:
与普通位移的区别
普通位移(如-10所述)仅指物体位置变化的矢量,而广义位移是抽象化的概念,可涵盖线位移、角位移甚至体积变化等,具体取决于系统的广义坐标选取。
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