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一、位移分量与应变分量1、位移与变形设物体变形前占据区域 $D$，变形后占据区域 $D_1$。同一质点变形前的位置为 $P(x,y,z)$，变形后的位置为 $P_1(\xi,\eta,\zeta)$。记两位置的矢量分别为 $\boldsymbol{r}$ 和 $\boldsymbol{\rho}$，则位移矢量定义为$$ \boldsymbol{u}=\boldsymbol{\rho}-\boldsymbol{r} =u\boldsymbol{e}_x+v\boldsymbol{e}_y+w\boldsymbol{e}_z $$位移分量为$$ \begin…

一、体力和面力确定弹性体的受力状态和变形，需要用到三类基本关系：平衡关系（力之间的平衡，即牛顿力学）几何关系（变形与运动）物理关系（力与变形之间的相互联系）外力在其中作为已知量进入平衡关系，是求解的出发点。作用于弹性体上的外力分为体力和面力两类。体力（body force）是作用在物体微粒体上的力，以单位体积的力即体力集度度量。在物体内取包含点 $O$、体积为 $\Delta V$ 的微元体，作用其上的体力合力为 $\Delta\boldsymbol{P}$，定义：$$ \boldsymbol{p}=\lim_{\Delta V\to0}\frac{\D…

一、指标符号与爱因斯坦求和约定1、指标符号一组数或变量 $A_1,A_2,\ldots,A_n$ 可简记为 $A_i$，其中 $i$ 称为指标（index），其取值范围（指标集合）写在紧邻的括号内，如 $A_i$（$i=1,2,\ldots,n$）。三维问题的指标集合恒为 $\{1,2,3\}$，通常省略标注。例如坐标 $x,y,z$ 记为 $x_1,x_2,x_3$，即 $x_i$（$i=1,2,3$）；三个数 $a_1,a_2,a_3$ 记为 $a_i$（$i=1,2,3$）。2、指标符号应用于方程组设有线性代数方程组：$$ \begin{align…

在现代计算机图形学、机器人控制工程、数字孪生技术以及物理驱动的影视动画领域，一维弹性体（Deformable Linear Objects, DLOs，如绳索、毛发、缝合线、工业线缆及软体机器人附属结构等）的物理仿真一直是一项具有高度复杂性的核心课题。由于此类物体在三维空间中呈现出极高的长宽比，其形变动力学往往伴随着高度非线性的物理现象，涵盖了拉伸（Stretch）、剪切（Shear）、弯曲（Bend）以及扭转（Twist）等多种模式的高度耦合。特别是弯曲与扭转之间的耦合作用，使得系统在数学建模、数值积分与计算稳定性上面临着巨大的工程挑战。过去的二十余年…