連續(xù)介質(zhì)力學(xué) : 基礎(chǔ)和應(yīng)用

第一篇基礎(chǔ)理論篇

第二篇應(yīng)用篇

參考文獻(xiàn) 2100433B

本書(shū)主要針對(duì)變形體在外加載荷作用下產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)及變形過(guò)程中涉及到的幾何狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和內(nèi)部響應(yīng)等問(wèn)題，著重討論變形體運(yùn)動(dòng)和變形所需要遵守的基本定理和基本原則，以及不同變形體介質(zhì)的初始邊界值問(wèn)題應(yīng)該滿(mǎn)足的基本方程及其建立過(guò)程。

.作者自1986年以來(lái)為北京大學(xué)力學(xué)系研究生開(kāi)設(shè)了“連續(xù)介質(zhì)力學(xué)”課程，《連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)》是在該課程講稿的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)進(jìn)一步充實(shí)和完善寫(xiě)成的，已被列為“高等學(xué)校理科‘九五’教材建設(shè)規(guī)劃”第一批立項(xiàng)編寫(xiě)的教材。全書(shū)共分九章，內(nèi)容包括張量基礎(chǔ)、變形幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)、守恒定律和非平衡態(tài)熱力學(xué)、本構(gòu)理論、流體、有限變形下的彈性體、粘彈性體和彈塑性體，以及間斷條件等。書(shū)中強(qiáng)調(diào)了基本概念提法的準(zhǔn)確性和理論體系的嚴(yán)密性，在給出精確的數(shù)學(xué)推導(dǎo)的詳細(xì)過(guò)程的同時(shí)，還盡可能地闡明數(shù)學(xué)方程所具有的物理內(nèi)涵。在介紹連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的最新研究進(jìn)展的同時(shí)，還盡可能地澄清目前存在的尚有爭(zhēng)議的基本而又重大的理論問(wèn)題。為了加深對(duì)書(shū)中內(nèi)容的理解，各章還給出了適量的例題和習(xí)題，并在書(shū)后附有部分習(xí)題的解答或提示。

又稱(chēng)電磁連續(xù)統(tǒng)理論或連續(xù)介質(zhì)電動(dòng)力學(xué)。它的學(xué)科基礎(chǔ)是電動(dòng)力學(xué)與連續(xù)介質(zhì)力學(xué)。如果有電流和電荷存在于連續(xù)介質(zhì)中，它們?cè)陔姶艌?chǎng)作用下產(chǎn)生的電磁力將影響連續(xù)介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)或變形。反過(guò)來(lái)，連續(xù)介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)或變形將改變電流、電荷的分布，又影響了電磁場(chǎng)。電流包括傳導(dǎo)電流、磁化電流、極化電流，電荷包括自由電荷、束縛電荷。這里把學(xué)科內(nèi)容限于討論宏觀現(xiàn)象，而不涉及微觀現(xiàn)象；限于討論低速運(yùn)動(dòng)，而不涉及接近光速的高速運(yùn)動(dòng)，如相對(duì)論情形；限于討論緩變、低頻現(xiàn)象，而不涉及迅變、高頻現(xiàn)象，如電磁波；限于討論可變形介質(zhì)，而不涉及剛體。多數(shù)宏觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)符合這些條件。另外，在很多問(wèn)題中還同時(shí)包括熱力學(xué)。連續(xù)介質(zhì)則因物態(tài)的不同，使電磁連續(xù)介質(zhì)力學(xué)可分為以下三類(lèi)分學(xué)科。①電磁流體力學(xué)。主要研究電磁場(chǎng)與導(dǎo)電流體或磁性流體的相互作用問(wèn)題。1832年，M.法拉第根據(jù)電磁感應(yīng)原理，提出通過(guò)測(cè)量泰晤士河兩岸的電位差推算河水流量，但測(cè)量沒(méi)有成功。學(xué)科大約建立于20世紀(jì)40年代。學(xué)科涉及范圍很廣，如自然界的地磁場(chǎng)起源，地球附近的電磁環(huán)境，太陽(yáng)風(fēng)對(duì)地球的影響以及天體物理中很多問(wèn)題等。再如研制未來(lái)人類(lèi)的新能源——海水中氘的核聚變問(wèn)題以及各種工程技術(shù)問(wèn)題。②電磁固體力學(xué)。研究電磁場(chǎng)與具有電磁性質(zhì)的可變形固體的相互作用問(wèn)題。這些固體包括導(dǎo)體、超導(dǎo)體、鐵磁（電）材料、壓電（磁）材料以及磁（電）致伸縮材料等。壓電材料、鐵電材料（具有壓電性）和磁致伸縮材料是常見(jiàn)的智能材料。如壓電現(xiàn)象在1880年就已發(fā)現(xiàn)，學(xué)科基礎(chǔ)也于19世紀(jì)60年代建立，但這門(mén)學(xué)科的發(fā)展和開(kāi)始建立是在20世紀(jì)70年代，由于磁懸浮技術(shù)和聚變反應(yīng)堆超導(dǎo)載流磁體的需要而促進(jìn)發(fā)展的。首先建立的是鐵磁介質(zhì)的磁彈性力學(xué)。80年代，建立相對(duì)于運(yùn)動(dòng)介質(zhì)的電磁彈性力學(xué)，其理論模型仍在不斷改善中。同時(shí)，還研究一些特殊材料的磁學(xué)——固體力學(xué)耦合效應(yīng)，如壓磁材料和磁致伸縮材料。研究一些特殊材料的電學(xué)——固體力學(xué)耦合效應(yīng)，如壓電材料、鐵電材料和電致伸縮材料。由于信息技術(shù)、微機(jī)電器件的快速發(fā)展，興起了一門(mén)新學(xué)科——力電學(xué)，它研究微機(jī)電系統(tǒng)中力電耦合現(xiàn)象等，是一門(mén)力學(xué)、電磁學(xué)和控制論之間的交叉學(xué)科。微機(jī)電系統(tǒng)的尺度是從1微米到1毫米，多種情況仍然可利用宏觀理論。工程技術(shù)界稱(chēng)力電學(xué)為機(jī)電一體化，認(rèn)為是指微裝置和微技術(shù)，因?yàn)橄到y(tǒng)包括微傳感器、微控制器和微執(zhí)行器這樣的自動(dòng)控制微器件。電磁固體力學(xué)的應(yīng)用范圍還包括醫(yī)療器械、超大規(guī)模集成電路、超聲、電聲技術(shù)、材料科學(xué)和宇航等。③電磁流變學(xué)。研究電磁場(chǎng)與導(dǎo)電的或磁性的非牛頓流體的相互作用問(wèn)題，包括電流變學(xué)和磁流變學(xué)。非牛頓流體是界于流體和固體之間的介質(zhì)。電流變流體和磁流變流體都是非牛頓流體，它們都是根據(jù)工程技術(shù)的需要而人工研制的穩(wěn)定懸浮液，又稱(chēng)智能材料。特點(diǎn)是在電場(chǎng)（磁場(chǎng)）作用下，介質(zhì)可在液態(tài)–固態(tài)之間快速（如毫秒之間）轉(zhuǎn)換。因此，對(duì)于振動(dòng)中的阻尼、傳動(dòng)中的轉(zhuǎn)速和扭矩等，具有無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)和控制的功能，即可用作執(zhí)行器，也可用作微機(jī)電系統(tǒng)的微執(zhí)行器。電流變學(xué)研究電流變流體與電磁場(chǎng)的相互作用，磁流變學(xué)研究在靜磁場(chǎng)的作用下磁流變流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。電流變學(xué)是建立在電流變效應(yīng)之上，這是19世紀(jì)末期發(fā)現(xiàn)的。20世紀(jì)40年代，W.M.溫斯洛提出一個(gè)電流變離合器的專(zhuān)利，隨后建立電流變學(xué)理論。同時(shí)溫斯洛也提出磁流變效應(yīng)，但是直至90年代，磁流變學(xué)才重新開(kāi)展研究。上面提到的智能材料均與材料的電磁性質(zhì)有關(guān)。由于高新技術(shù)對(duì)智能材料的需要，相應(yīng)的幾門(mén)學(xué)科發(fā)展很快。力學(xué)學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)，電磁連續(xù)介質(zhì)力學(xué)屬于理性力學(xué)，或稱(chēng)電磁連續(xù)統(tǒng)理論。在理論物理學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，電磁連續(xù)介質(zhì)力學(xué)屬于連續(xù)介質(zhì)電動(dòng)力學(xué)，但后者范圍更廣，包括微觀現(xiàn)象（作為宏觀理論基礎(chǔ)）、高速以及高頻現(xiàn)象。 2100433B

連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的經(jīng)典理論，內(nèi)容分為:矢量與張量理論,基本運(yùn)動(dòng)學(xué),守恒定律、場(chǎng)方程和跳躍條件,本構(gòu)方程4章。習(xí)題豐富。

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