為什麼內力分布集度叫應力,而不提力偶分布集度?

時間 2021-05-29 22:41:04

1樓:神人昊哥

這個問題不妨換一種方式來問:1. 為什麼固體力學中的六面微元體模型上每乙個面的應力分布都沒有麵內的梯度?

2. 如果麵內梯度存在,那還能通過動量矩平衡得到切應力互等嗎?

這是彈性力學中最基本的問題,也是在教學中常常被忽略的問題(一般是因解釋不清楚而迴避)。我們可以通過嚴謹的積分形式動量平衡方程來考慮這個事情,事實上可以證明,在積分方程區域性化得到某一點處動量平衡方程的過程中,帶有麵內梯度的都是餘項(高階小量)。所以經典彈性力學可以放心大膽地應用這一假定。

但當研究物件尺度極小的時候,積分方程區域性化顯然是不正確的,這導致了經典彈性理論無法解釋尺度效應。偶應力理論是上世紀後半葉最早提出的用於修正這一誤差的廣義連續介質理論。

當然,從早期的曲率彈性偶應力理論,再到現在的梯度理論,也只能部分補充經典彈性理論的不足。微極理論則涵蓋了早期的偶應力理論(微極理論自由轉動的方向子被限制與巨集觀剛體轉動一致可以使方程退化為梯度理論的方程),從微極再到微態、多極理論,使廣義彈性理論走了另一條發展道路。

微極理論可以被很好地應用在液晶的連續介質力學理論。雖然Eringen的微極液晶理論一度被認為是錯誤的,但2023年在ARMA上面發表了一篇文章應用規範場的方法從數學結構的角度論述了,被業界廣泛應用的Ericksen-Leslie理論其實和微極理論是等價的。實際上不需要太高深的數學理論,也可以發現,Ericksen理論所採用的Oseen方程,與微極的動量平衡方程內在等價(通過Ericksen恒等式聯絡)。

……說跑了,總而言之,考慮偶應力的理論有很多,至今也沒有統一。非區域性理論可能算是最接近統一描述的廣義理論了,但材料微結構的影響並非乙個非區域性效應能夠完全解釋的,這是乙個深坑。

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