虚功原理有哪两种不同形式？各和弹性力学的什么方程相等效

边界条件的位移；可能应力是指满足平衡方程和力的边界条件的应力。这一原理可表示为：式中Ω表示弹性体所占的空间；B表示弹性体的表面;fi和ui分别为 体积力分量和位移分量；和分别表示B面上的可能面力分量和可能位移分量;和分别表示Ω中的可能应力分量和可能 应变分量；式中重复下标表示约定求和。 虚功原理是弹性力学中各种能量原理 (如 弹性力学最小势能原理和 弹性力学最小余能原理)和能量方法(如 单位载荷法和布勃诺夫－伽辽金法)的核心。

材料力学研究方法：

①简化计算方法。材料力学处理一维问题的基本方法。包括载荷简化、物性关系简化以及结构形状简化等。

②平衡方法。杆件整体若是平衡的，则其上任何局部都一定是平衡的，这是分析材料力学中各类平衡问题的基础。确定内力分量及其相互关系、确定梁的剪应力、分析一点的应力状态等均以此为依据。

③变形协调分析方法。对结构而言，各构件变形间必须满足协调条件。据此，并利用物性关系即可建立求解静不定（仅用静力平衡方程不能确定结构全部内力和支座反力）问题的补充方程。对于弹性构件，其各部分变形之间也必须满足协调条件。据此，分析杆件横截面上的应力时，通过“平面假设”，并借助于物性关系，即可得到横截面上的应力分布规律。

④能量方法。将能量守恒定律、虚位移原理、虚力原理、最小势能原理与最小余能原理应用于杆件或杆件系统，得到若干分析与计算方法，包括导出平衡或协调方程、确定指定点位移或杆件位移函数的近似方法、判别杆件平衡稳定性并计算临界载荷、动载荷作用效应的近似分析等。

⑤叠加方法。在线弹性和小变形的条件下，且当变形不影响外力作用时，作用在杆件或杆件系统上的载荷所产生的某些效应是载荷的线性函数，因而力的独立作用原理成立。据此，可将复杂载荷分解为若干基本或简单的情形，分别计算它们所产生的效果，再将这些效果叠加便得到复杂载荷的作用效果。可用于确定复杂载荷下的位移、组合载荷作用下的应力、确定应力强度因子等。正确而巧妙地应用结构与载荷的对称性与反对称性，则是叠加法的特殊情形。

⑥类比法。表示一些量之间关系的方程与另一些量之间的关系或相似时，通过其中之简单者较容易确定与之相似的那些量，称为类比法或比拟法。由此派生出图解解析法和图解法。如：应力圆法、共轭梁法、确定弹性位移和薄壁截面扇性面积几何性质的图乘法等。

材料力学的研究通常包括两大部分：

一部分是材料的力学性能(或称机械性能)的研究，材料的力学性能参量不仅可用于材料力学的计算，而且也是固体力学其他分支的计算中必不可少的依据；

另一部分是对杆件进行力学分析。杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆受弯曲(有时还应考虑剪切)的粱和受扭转的轴等几大类。

（以下的话是解释，扩大思维范畴，你可以参考，希望开阔你的思路。）

杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。在处理具体的杆件问题时，根据材料性质和变形情况的不同，可将问题分为线弹性问题、几何非线性问题、物理非线性问题三类。

线弹性问题是指在杆变形很小，而且材料服从虎克定律的前提下，对杆列出的所有方程都是线性方程，相应的问题就称为线性问题。对这类问题可使用叠加原理，即为求杆件在多种外力共同作用下的变形(或内力)，可先分别求出各外力单独作用下杆件的变形(或内力)，然后将这些变形(或内力)叠加，从而得到最终结果。几何非线性问题是指杆件变形较大，就不能在原有几何形状的基础上分析力的平衡，而应在变形后的几何形状的基础上进行分析。这样，力和变形之间就会出现非线性关系，这类问题称为几何非线性问题。物理非线性问题是指材料内的变形和内力之间(如应变和应力之间)不满足线性关系，即材料不服从虎克定律属于塑性变形）。解决这类塑性变形问题可利用卡氏第一定理、克罗蒂—恩盖塞定理或采用单位载荷法等。

（一位长期从事结构设计工作者的话）

能量原理可从虚位移原理、虚力原理两个侧面研究。又根据势能和余能的变化情况,建立相应的极值条件,以解答具体问题，形成最小势能原理和最小余能原理。

虚位移原理也称势能原理、虚功原理。设结构在荷载作用下处于平衡状态。假定由于任何其他原因，使结构从其平衡位置偏离一个任意微小的、为边界约束条件所允许的虚位移（可以看作是真实位移的一个变分），荷载在虚位移上所作的虚功，将等于其内部应力在相应应变上所积累的虚变形势能。故虚位移原理可表述为：弹性结构平衡的必要与充分条件是，对于任意微小的虚位移,荷载所作的总虚功δW等于其内部所积累的虚变形势能δU。即δU-δW=0。

最小势能原理设结构在P力系作用下处于平衡。在某一可能虚位移过程中,与Pi力相应的虚位移设为墹i,则由可能虚位移引起的荷载势能变化为,将使结构增加变形。设由此引起的变形势能的改变为δU,则结构的总势能改变δП可定义为内外两种势能变化之差，即但是,在这个虚位移中，荷载始终保持不变，因而П只是可能虚位移的函数。故此式可改写成泛函 П=U-W代表结构在虚位移中的总势能。当结构处于平衡状态时,已知U=W,从而有δП=0,它说明：在一切满足边界条件的虚位移中，同时满足平衡条件的虚位移对应于结构势能的一个驻值，这就是结构势能驻值原理。对于线弹性结构，势能的二阶变分恒为正，因而使总势能取最小值，所以这个原理又称最小势能原理。它意味着在所有满足边界条件的虚位移中，能使结构势能为最小的虚位移，满足平衡条件，因而就是真实的位移。在这种情况下，结构势能的驻值条件等价于平衡条件。

虚力原理也称余能原理。设结构在荷载和支承位移影响下处于平衡状态。在位移保持不变的情况下，若让真实应力σ发生微小改变δσ,且使它们满足平衡条件和应力边界条件（称为可能虚应力），则虚力原理可表述为：对一切可能虚应力δσ而言，结构满足变形协调方程的必要和充分条件是，对于任意微小的可能虚应力，其变形余能的一阶变分δU,等于位移边界上的相应边界反力所作荷载余功的一阶变分δW，即。最小余能原理结构的余能变分可定义为 式中Ri、Ci分别为支承反力和相应的支承位移。在可能应力的变化过程中，应变和位移均保持不变，因而此式可改写为泛函代表结构的总余能，由余能原理，有δП=0 。它说明：在所有满足平衡条件及边界条件的应力场中，同时满足相容应变场的应力场，对应于余能的一个驻值，这就是余能驻值原理。对于线弹性结构，因有,已知势能U的二阶变分恒为正,故П将取最小值，因而最小余能原理可表述为：在一切满足平衡方程及边界条件的应力场中，真实的应力场应能使泛函П成为最小。因而，余能的驻值条件等价于变形协调条件。