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柯西應力張量
編輯在連續介質力學中,柯西應力張量 σ {\displaystyle {\boldsymbol {\sigma }}} ,真應力張量,或簡稱為應力張量,是以 Augustin-Louis Cauchy 命名的二階張量。 張量由九個分量 σ i j {\displaystyle \sigma _{ij}} 組成,它們完全定義了處于變形狀態、位置或配置的材料內部某一點的應力狀態。 張量將單位長度方向矢量 e 與穿過垂直于 e 的假想表面的牽引矢量 T(e) 相關聯
應力張量和牽引力矢量的國際單位均為 N/m2,對應于應力標量。 單位向量是無量綱的。
柯西應力張量服從坐標系變化下的張量變換規律。 這種轉換定律的圖形表示是應力的莫爾圓。
柯西應力張量用于對經歷小變形的物質體進行應力分析:它是線性彈性理論的核心概念。 對于大變形,也稱為有限變形,需要其他應力測量,例如 Piola–Kirchhoff 應力張量、Biot 應力張量和 Kirchhoff 應力張量。
根據線性動量守恒原理,如果連續體處于靜平衡狀態,則可以證明連續體各質點的柯西應力張量分量均滿足平衡方程(Cauchy's equations of 零加速度運動)。 同時,根據角動量守恒原理,平衡要求任意一點的力矩之和為零,從而得出應力張量對稱的結論,因此只有六個獨立的應力分量 ,而不是原來的九個。 然而,在偶應力存在的情況下,即每單位體積的力矩,應力張量是非對稱的。 當克努森數接近一時也是如此,K n → 1 {\displaystyle K_{n}\rightarrow 1} ,或者連續體是非牛頓流體,這會導致旋轉不不變 流體,例如聚合物。
有一些與應力張量相關的不變量,其值不依賴于所選的坐標系或應力張量所作用的面積元素。 這些是應力張量的三個特征值,稱為主應力。
歐拉-柯西應力原理——應力矢量
編輯歐拉-柯西應力原理指出,在任何分隔身體的表面(實數或虛數)上,身體的一部分對另一部分的作用等價于(等量)分布力的系統,并在分隔表面上耦合 體
為了制定歐拉-柯西應力原理,考慮一個假想表面 S {\displaystyle S} 通過內部材料點 P {\displaystyle P} 將連續體分成兩段,
遵循牛頓和歐拉的經典動力學,物質體的運動是由外部施加的力的作用產生的,這些力被假定為兩種:
當身體受到外表面力或接觸力 F {\displaystyle \mathbf {F} } 時,遵循歐拉運動方程,內部接觸力和力矩在身體中從一個點傳遞到另一個點,并且 通過劃分從一個部分到另一個部分。
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