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连续介质力学

王朝百科·作者佚名  2009-10-25  
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它是研究质量连续分布的可变形物体的运动规律,主要讨论一切连续介质普遍遵从的力学规律。例如,质量守恒、动量和角动量定理、能量守恒等。弹性体力学和流体力学有时综合讨论称为连续介质力学。

基本假设

连续介质力学的最基本假设是“连续介质假设”:即认为真实的流体和固体可以近似看作连续的,充满全空间的介质组成,物质的宏观性质依然受牛顿力学的支配。这一假设忽略物质的具体微观结构(对固体和液体微观结构研究属于凝聚态物理学的范畴),而用一组偏微分方程来表达宏观物理量(如质量,数度,压力等)。这些方程包括描述介质性质的方程(constitutive equations)和基本的物理定律,如质量守恒定律,动量守恒定律等。

研究对象

固体:固体不受外力时,具有确定的形状。固体包括不可变形的刚体和可变形固体。刚体在一般力学中的刚体力学研究;连续介质力学中的固体力学则研究可变形固体在应力,应变等外界因素作用下的变化规律,主要包括弹性和塑性问题。

弹性:应力作用后,可恢复到原来的形状。

塑性:应力作用后,不能恢复到原来的形状,发生永久形变。

流体:流体包括液体和气体,无确定形状,可流动。流体最重要的性质是粘性(viscosity,流体对由剪切里引起的形变的抵抗力,无粘性的理想气体,不属于流体力学的研究范围)。从理论研究的角度,流体常被分为牛顿流体和非牛顿流体。

牛顿流体:满足牛顿粘性定律的流体,比如水和空气。

非牛顿流体:不满足牛顿粘性定律的流体,介乎于固体和牛顿流体之间的物质形态。

主要分支学科

基本分支学科:

固体力学

弹性力学

塑性力学

断裂力学

流体力学

流体静力学

流体运动学

流体动力学

应用分支学科和交叉学科:

结构力学

材料力学

爆炸力学

空气动力学

等离子体动力学

磁流体动力学

 
 
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