第五章B-连续体力学方程
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理论力学教程 (周衍柏)(第四版)介绍《理论力学教程》是中国科学技术大学教授周衍柏先生编写的理论力学教程的第四版。
本教程系统地介绍了力学的基本原理、定律和方法,旨在帮助读者深入理解和掌握理论力学的核心概念,培养分析和解决力学问题的能力。
目录1.力学的基本概念–力学的起源和发展–力学的基本假设–物体的受力分析2.动力学–一维运动学–牛顿定律–静力学–动力学定律的应用3.连续体力学–连续体的基本概念–物质点系和质点系的运动方程–连续体的动力学方程4.运动学的数学方法–坐标系和位置矢量–速度和加速度–运动学定理–曲线运动的描述5.动力学的数学方法–牛顿第二定律的矢量形式–动量和动量守恒定律–力矩和力矩定律–统一的动力学方法6.力学系统的理论–多体系统的动力学–质点系和刚体系的力学–力学系统的能量和能量守恒定律7.外力作用下的刚体运动–刚体的运动学–刚体受力和动力学–刚体运动的定理和方法–刚体系统动力学的能量和能量守恒定律8.振动–简谐振动–非简谐振动–耦合振动–振动的应用内容概述《理论力学教程》共分为八个章节,包含了力学的基本概念、动力学、连续体力学、运动学的数学方法、动力学的数学方法、力学系统的理论、外力作用下的刚体运动以及振动等内容。
在力学的基本概念部分,教程介绍了力学的起源和发展,以及力学的基本假设和物体的受力分析方法,为后续章节的学习奠定了基础。
动力学部分介绍了一维运动学、牛顿定律、静力学以及动力学定律的应用。
读者可以学习如何利用牛顿定律分析力学问题,并应用其定律解决实际问题。
连续体力学部分讲解了连续体的基本概念、物质点系和质点系的运动方程,以及连续体的动力学方程。
通过学习这一章节,读者可以了解连续体力学的基本理论和应用。
运动学的数学方法一章介绍了坐标系和位置矢量的概念,以及速度和加速度的定义与计算方法。
运动学定理和曲线运动的描述也是本章的重要内容。
动力学的数学方法部分将牛顿第二定律推广到矢量形式,详细介绍了动量和动量守恒定律以及力矩和力矩定律的应用。
连续体方程连续体方程是描述物理系统中连续介质运动的方程组。
这些方程在流体力学、气体力学、固体力学等领域中有着广泛的应用。
本文将依次介绍连续体方程的七个方面。
1.运动方程运动方程是描述质点或粒子运动规律的方程。
在经典力学中,牛顿第二定律就是一种常见的运动方程,表达了物体加速度与作用力之间的关系。
在连续体力学中,运动方程通常表示连续介质中每个质点的运动状态,涉及到速度、加速度和作用力等物理量。
2.连续性方程连续性方程是描述流体、气体等连续介质流动的方程。
它表达了质量守恒的原理,即在一定时间内,流入和流出某个截面的质量之和等于该截面上质量的变化量。
在流体和气体流动中,连续性方程是必不可少的,它可以表示流体微团在运动中的质量变化。
3.动量方程动量方程是描述流体、气体等流动中微小扰动的动量变化率的方程。
它表达了动量定理,即在一定时间内,流入和流出某个截面的动量之和等于该截面上动量的变化量。
在流体力学中,动量方程可以表示流体微团受到的力与加速度之间的关系。
4.动量矩方程动量矩方程是描述流体、气体等流动中微小扰动的动量矩变化率的方程。
它表达了角动量定理,即在一定时间内,流入和流出某个截面的角动量之和等于该截面上的角动量的变化量。
在流体力学中,动量矩方程可以表示流体微团受到的扭矩与角加速度之间的关系。
5.能量方程能量方程是描述流体、气体等流动中微小扰动的能量变化率的方程。
它表达了能量守恒的原理,即在一定时间内,流入和流出某个截面的能量之和等于该截面上能量的变化量。
在流体力学中,能量方程可以表示流体微团受到的热量与内能之间的关系。
6.熵方程熵方程是描述流体、气体等流动中微小扰动的熵变化率的方程。
它表达了热力学第二定律,即在孤立系统中,过程总是朝着熵增加的方向进行。
在流体力学中,熵方程可以表示流体微团受到的热量与熵之间的关系。
7.本构方程本构方程是描述流体、气体等流动中微小扰动的本构关系的方程。
它涉及到应力与应变、压力与体积等物理量之间的关系,反映了流体的内在属性。
考研力学知识点总结一、牛顿力学牛顿力学是经典力学的基本理论,是研究物体运动的一般规律。
其核心概念包括牛顿三定律、质点运动方程、质点系的运动等。
1. 牛顿三定律牛顿三定律是牛顿力学的基本原理,包括惯性定律、运动定律和作用-反作用定律。
其中,惯性定律表明物体在没有受到外力作用时,会保持匀速直线运动或静止状态;运动定律则描述了物体在受到外力作用时的加速度与力的关系;作用-反作用定律则说明了作用在物体上的力会有一个等大反向的反作用力。
2. 质点运动方程质点运动方程描述了质点在力的作用下的运动规律。
其一般形式为牛顿第二定律,即F=ma,其中F为合外力,m为质点的质量,a为质点的加速度。
通过对该方程的求解,可以获得质点在力的作用下的运动轨迹、速度和位置等信息。
3. 质点系的运动质点系的运动是指多个质点在相互作用下的运动规律。
在研究质点系的运动时,需要考虑多个质点之间的相互作用力,以及质点之间的约束条件。
通过牛顿定律和动量守恒定律等可以对质点系的运动规律进行分析和求解。
二、刚体力学刚体力学是研究刚体的运动和相互作用的科学。
刚体是指形状和大小在运动过程中不发生变化的物体,刚体力学包括刚体的平动和转动运动、刚体的静力学和动力学等内容。
1. 刚体的平动和转动运动刚体的平动运动是指刚体作直线运动或曲线运动的运动规律,需要考虑刚体质心的运动规律和速度等问题;刚体的转动运动是指刚体绕固定轴的旋转运动,需要考虑刚体的角速度、角加速度和转动惯量等问题。
2. 刚体的静力学刚体的静力学是研究刚体在静止或平衡状态下的力学问题。
在研究刚体的静力学时,需要考虑刚体受到的外力和支持力的平衡条件,以及刚体内部的力的平衡条件。
3. 刚体的动力学刚体的动力学是研究刚体在运动状态下的力学问题。
在研究刚体的动力学时,需要考虑刚体受到的外力和内力的作用,以及刚体的运动规律和动力学方程等问题。
三、连续体力学连续体力学是研究连续介质(如流体和固体)的运动和相互作用的科学。
5 本构关系
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬⎫====)(ˆ)(ˆ)(ˆ)(ˆL L L L ηηεεq
q T T 在“纯力学”的研究中,本构关系常成为“应力-应变关系”
(1) 各向同性和各向异性
(3) 弹塑性和粘弹性
蠕变松弛
Newtonian fluid
Non-Newtonian fluid
Newtonian fluid
Viscoelastic fluid
5.2 本构关系的一般原理
确定性原理:物体在时刻t 的状态和行为由物体在该时刻以前的全部运动历史和温度历史所确定。
局部作用原理:物体中某一点在时刻t 的行为只由该点任意小邻域的运动历史所确定。
减退记忆原理:决定材料当前力学行为的各种变量的历史中,距今越远的历史对当前的力学行为影响越小。
客观性原理:物体的力学和热学的性质
不随观察者的变化而变化。
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