在求解弹性力学的空间问题时,也可以用六个应力函数代替原来的六个应力分量,但好处不多。所以,一般多采用各种位移函数。对于均匀和各向同性弹性体,位移分量u1、u2、u3满足下列平衡方程:
式中Δ是空间中的拉普拉斯算符;ν为材料的泊松比;G为剪切模量;fi为体力分量。方程(7)的解可以表达成多种形式。一种形式为:
式中ψ1、ψ2、ψ3、
函数ψ1、ψ2、ψ3、
方程(7)还有另一种形式的解,即
式中Fi满足下列方程:
函数F1、F2、F3称为布森涅斯克-索米利亚纳-伽辽金位移函数。对于回转体的轴对称问题,公式(10)可作许多简化。取对称轴为z轴(x3轴),记r为所考虑点到z轴的距离,并记位移在r、z轴上的投影分别为u、w。若┃1=┃2=0,可取F1=F2=0,F3=F(r,z)。这样由公式(10)可得到:
式中,即柱坐标中的拉普拉斯算符;F满足下列方程:
公式(12)中的函数F称为乐甫位移函数。 在求解轴对称问题时,经常利用公式(12)。
在f1=f2=0的情况下,即使不是轴对称问题,方程(7)的解也可用一组位移函数F、f表示如下:
式中F、f满足下列方程:
这组位移函数特别适用于求解无限体、半无限体和厚板等问题。