弹性力学应力场解答的数学美感探讨

摘要

弹性力学问题的应力函数逆解法有规范的求解流程,但手工计算过程比较繁琐,公式很多,学生往往感到很枯燥。利用Maple软件探索了弹性力学应力函数逆解法的计算机求解规范流程。算例结果表明,弹性力学教学适合用Maple软件进行辅助计算求解,可以简化繁琐的手工计算过程,让学生把精力主要集中在解决问题的思路设计和计算步骤上,既简便又节省时间。算例利用Maple软件对无量纲化的应力场结果进行了绘图,结果发现一些应力场结果图像像花瓣,是数学曲线中非常著名的玫瑰线,还有一些应力场结果图像呈现为两个开口方向相反的喇叭形,这些美妙的应力场图像展现了弹性力学解答的数学美感,这种美感可以提高学生学习弹性力学的兴趣,同时也可以让学生更加形象和深刻的理解弹性力学的知识和结论。