[物理学与PDEs]第5章第3节 守恒定律, 应力张量
5. 3 守恒定律, 应力张量
5. 3. 1 质量守恒定律
$$\bex \cfrac{\p \rho}{\p t}+\Div_y(\rho{\bf v})=0. \eex$$
5. 3. 2 应力
1. 弹性体所受荷载中的外力部分有体积力 ${\bf b}$, 表面力 ${\bf \tau}$.
2. 在荷载的作用下, 弹性体发生变形. $M$ 处 ${\bf\nu}$ 方向的应力向量 $$\bex {\bf \sigma} =\lim_{{\bf\nu}\perp\lap S\to 0}\cfrac{\lap {\bf f}}{\lap S}. \eex$$ ${\bf \sigma}$ 的方向一般不是 ${\bf\nu}$ 的方向.
3. Cauchy 应力原理: ${\bf \sigma}={\bf \sigma}(t,y,{\bf\nu})$, 与 $\lap S$ 的选择无关.
4. 据 Newton 第三定律, $$\bex {\bf \sigma}(t,y,-{\bf\nu})=-{\bf \sigma}(t,y,{\bf\nu}). \eex$$
5. 3. 3 动量守恒定律的积分形式
1. 引理 $$\bex \cfrac{\rd }{\rd t}\int_{G_t} \rho \phi\rd y =\int_{G_t} \phi\cfrac{\rd \phi}{\rd t}\rd y. \eex$$
2. 动量守恒定律的积分形式 $$\bex \int_{G_t}\rho \cfrac{\rd {\bf v}}{\rd t}\rd y =\int_{S_t} {\bf \sigma}\rd S_t+\int_{G_t} \rho{\bf b}\rd y. \eex$$
5. 3. 4 动量矩守恒定律的积分形式
动量矩守恒定律的积分形式 $$\bex \int_{G_t} \rho\sex{{\bf y}\times \cfrac{\rd {\bf v}}{\rd t}}\rd y =\int_{S_t} ({\bf y}\times{\bf \sigma})\rd S_t +\int_{G_t}\rho({\bf y}\times {\bf b})\rd y. \eex$$
5. 3. 5 Cauchy 应力张量
1. 存在二阶张量 ${\bf T}(y)$, 使得 $$\bex {\bf \sigma}({\bf y},{\bf\nu})={\bf T}(y){\bf\nu}. \eex$$
2. ${\bf T}({\bf y})$ 称为 Cauchy 应力张量, $t_{ii}\ (i=1,2,3)$ 称为正应力, $t_{ij}\ (i\neq j)$ 称为剪应力.
5. 3. 6 在空间描述下动量守恒定律的微分形式, Cauchy 应力张量的对称性
1. 动量守恒定律的微分形式 $$\bex \rho\cfrac{\rd {\bf v}}{\rd t} -\Div_y{\bf T}-\rho{\bf b}={\bf 0}. \eex$$
2. $({\bf a}\times {\bf b})_i=\ve_{ijk}a_jb_k$, 其中 $$\bex \ve_{ijk}=\sedd{\ba{lll} 1,&(i,j,k)\ is\ an\ even\ permuatation\ of\ (1,2,3),\\ -1,&(i,j,k)\ is\ an\ odd\ permuatation\ of\ (1,2,3),\\ 0,&others. \ea} \eex$$
3. 动量矩守恒定律的微分形式等价于 Cauchy 应力张量的对称性: $$\bex t_{ij}=t_{ji},\quad (1\leq i,j\leq 3). \eex$$
5. 3. 7 Piola 应力张量, 物质描述下动量守恒定律的微分形式
1. 引理: 设 $\Omega$ 中 ${\bf x}$ 处的曲面微元 $\rd S_0$ (其单位法向量为 ${\bf n}$) 在变形 ${\bf y}={\bf y}(t,{\bf x})$ 下对应于 $\Omega_t$ 中的曲面微元 $\rd S_t$ (其单位法向量为 ${\bf\nu}$). 那么 $$\bex {\bf\nu}\rd S_t=J{\bf F}^{-T}{\bf n}\rd S_0, \eex$$ 其中 ${\bf F}=(\n_x{\bf y})$, $J=|{\bf F}|$.
2. 动量守恒定律的微分形式 $$\bex \rho_0\cfrac{\p {\bf v}}{\p t} =\Div_x{\bf P}+\rho_0{\bf b}, \eex$$ 其中 ${\bf P}$ 为 Piola 应力张量, 定义为 $$\bex {\bf T}{\bf\nu} \rd S_t={\bf P}{\bf n}\rd S_0. \eex$$
3. 动量矩守恒定律等价于第二 Piola 应力张量 ${\bf \Sigma}={\bf F}^{-1}{\bf P}$ 为对称张量.
[物理学与PDEs]第5章第3节 守恒定律, 应力张量的更多相关文章
- [物理学与PDEs]第5章第1节 引言
1. 弹性力学是研究弹性体在荷载的作用下, 其内力 (应力) 和变形所满足的规律的学科. 2. 荷载主要有两种, 一是作用在弹性体上的机械力 (本章讨论); 二是由温度等各种能导致弹性体变形的物理 ...
- [物理学与PDEs]第4章第1节 引言
1. 本章讨论可燃流体在流动过程中同时伴随着燃烧现象的情况. 2. 燃烧有两种, 一种是爆燃 (deflagration): 火焰低速向前传播, 此时流体微元通常是未燃气体.已燃气体的混合物; 一 ...
- [物理学与PDEs]第5章习题4 广义 Hookean 定律的张量的对称性
设材料是超弹性的, 并设参考构形为自然状态, 证明由线性化得到的张量 ${\bf A}=(a_{ijkl})=\sex{2\cfrac{\p \bar p_{ij}}{c_{kl}}}$ 具有以下的对 ...
- [物理学与PDEs]第5章第6节 弹性静力学方程组的定解问题
5. 6 弹性静力学方程组的定解问题 5. 6. 1 线性弹性静力学方程组 1. 线性弹性静力学方程组 $$\bee\label{5_6_1_le} -\sum_{j,k,l}a_{ijkl}\cf ...
- [物理学与PDEs]第5章第5节 弹性动力学方程组及其数学结构
5.5.1 线性弹性动力学方程组 1. 线性弹性动力学方程组 $$\beex \bea 0&=\rho_0\cfrac{\p{\bf v}}{\p t}-\Div_x{\bf P}-\r ...
- [物理学与PDEs]第5章第4节 本构方程 - 应力与变形之间的关系
5. 4 本构方程 - 应力与变形之间的关系 5.4.1. 本构关系的一般形式 1. 若 Cauchy 应力张量 ${\bf T}$ 满足 $$\bex {\bf T}({\bf y})=\hat{\ ...
- [物理学与PDEs]第5章第2节 变形的描述, 应变张量 2.3 位移梯度张量与无穷小应变张量
1. 位移向量 $$\bex {\bf u}={\bf y}-{\bf x}. \eex$$ 2. 位移梯度张量 $$\bex \n_x{\bf u}={\bf F}-{\bf I}. \eex$ ...
- [物理学与PDEs]第5章第2节 变形的描述, 应变张量 2.2 Cauchy - Green 应变张量
1. 引理 (极分解): 设 $|{\bf F}|\neq 0$, 则存在正交阵 ${\bf R}$ 及对称正定阵 ${\bf U},{\bf V}$ 使得 $$\bex {\bf F}={\bf ...
- [物理学与PDEs]第5章第2节 变形的描述, 应变张量 2.1 变形梯度张量
$$\bex \rd{\bf y}={\bf F}\rd {\bf x}, \eex$$ 其中 ${\bf F}=\n_x{\bf y}=\sex{\cfrac{\p y_i}{\p x_j}}$ 为 ...
随机推荐
- PowerShell执行脚本时“系统上禁止运行脚本”问题解决
PowerShell执行脚本策略错误 错误信息:PowerShell运行脚本错误--"系统上禁止运行脚本" 原因:默认执行策略为Restricted 解决:执行Set-Execut ...
- day4-python基础-小数据池以及深浅copy浅讲
今天的目录是 1.小数据池 2.深浅copy 正文开始 1.小数据池 在说明今天的内容前,先说明一个在今天重复用到的一个知识点 ###比较’=’俩边的数据是否完全相同,以及判断一个对象的内存地址是否完 ...
- 【MOS】在不同版本和平台之间进行还原或复制 (文档 ID 1526162.1)--跨版本恢复
参考链接:http://blog.itpub.net/26736162/viewspace-1549041/
- git 入门(转)
1. good https://github.com/521xueweihan/git-tips Git的奇技淫巧 2.如果之前未使用过 Git,可以学习 Git 小白教程入门 3.思维导图
- 以springMVC为例获取上传视频文件时长
毕设项目是一个在线学习系统,教师用户有上传视频的功能,在答辩之前赶了一个demo出来,好多功能都写死了,比如课程学习进度就是被我写死在前端的一个变量,最近导师要我把项目打包发给他,这才心慌慌赶紧把这些 ...
- Raft与MongoDB复制集协议比较
在一文搞懂raft算法一文中,从raft论文出发,详细介绍了raft的工作流程以及对特殊情况的处理.但算法.协议这种偏抽象的东西,仅仅看论文还是比较难以掌握的,需要看看在工业界的具体实现.本文关注Mo ...
- Golang 入门 : 切片(slice)
切片(slice)是 Golang 中一种比较特殊的数据结构,这种数据结构更便于使用和管理数据集合.切片是围绕动态数组的概念构建的,可以按需自动增长和缩小.切片的动态增长是通过内置函数 append( ...
- SPOJ 7001 Visible Lattice Points (莫比乌斯反演)
题意:求一个正方体里面,有多少个顶点可以在(0,0,0)位置直接看到,而不被其它点阻挡.也就是说有多少个(x,y,z)组合,满足gcd(x,y,z)==1或有一个0,另外的两个未知数gcd为1 定义f ...
- (haut oj 1261 ) 地狱飞龙 利用不定积分求值
题目链接:http://218.28.220.249:50015/JudgeOnline/problem.php?id=1261 题目描述 最近clover迷上了皇室战争,他抽到了一种地狱飞龙,很开心 ...
- jQuery初识之选择器、样式操作和筛选器(模态框和菜单示例)
一.jQuery 1.介绍 jQuery是一个快速.简洁的JavaScript框架,是继Prototype之后又一个优秀的JavaScript代码库(或JavaScript框架). jQuery设计的 ...