通過泛函駐值條件求未知函數的一種近似方法,是英國的瑞利於1877年在《聲學理論》一書中首先採用,後由瑞士的W.裏茲於1908年作為一個有效方法提出。這一方法在許多力學、物理學問題中得到應用。

  此法假定待求函數f(x)為n個已知函數Wi<(x)的線性組合:

式中 αi為未知常系數。通過由 f( x)組成的泛函φ[ f( x)]取駐值的條件(駐值條件對應於已知的物理定律或定理)得到 n個方程:

由此解出 n個未知常系數 αi,從而得到 f( x)。這一理論還可推廣到多維問題。

  在求解彈性體位移時,先假定彈性體內沿xyz方向的位移uvw分別由一系列已知的滿足彈性體全部位移邊界條件的連續函數ui(xyz)、vi(xyz)、wi(xyz)(i=1,2,…,n)疊加而成,即

式中 AiBiCi為待求系數,共 3 n個。將 uvw代入作為泛函的總勢能∏ 的表達式,根據 彈性力學最小勢能原理,總勢能變分為零,即有駐值條件:

這是關於 3 n個待求系數 AiBiCi3 n個代數方程。解出 3 n個未知系數便得到全部位移。通過對位移進行微商並利用應力-應變關系就得到應力。由於瑞利-裡茲法假設的位移函數 uvw可以不滿足力的邊界條件,所以位移函數的構成比較容易,計算也比較方便,但有時求出的應力誤差較大。

  在振動問題中,如果將物體的可能位移表達為若幹給定的位移的線性組合,而以瑞利商(見瑞利原理)作為位移的泛函,則利用瑞利商取駐值的條件,就可求出物體振動的固有頻率的近似值。

  

參考書目

 鷲津久一郎著,老亮、郝松林譯:《彈性和塑性力學中的變分法》,科學出版社,北京,1984。(Kyuichiro Washizu,Variational Methods in Elasticity and Plasticity,2nd ed.,Pergamon Press,Oxford,1975.)