Редактирование: The mechanics of the Cosserat media

Перейти к: навигация, поиск

Внимание! Вы не авторизовались на сайте. Ваш IP-адрес будет публично видимым, если вы будете вносить любые правки. Если вы войдёте или создадите учётную запись, правки вместо этого будут связаны с вашим именем пользователя, а также у вас появятся другие преимущества.

Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
Текущая версия Ваш текст
Строка 1: Строка 1:
 
== Introduction ==
 
== Introduction ==
[[Файл:Cosserat1.png|thumb|300px| Cosserat medium]]
+
[[Файл:Cosserat.png|thumb|200px| Magnetic materials (Kelvin’s medium — special Cosserat medium with particle posessing large spin)]]
[[Файл:Cosserat2.png|thumb|300px| Reduced Cosserat medium]]
 
 
Cosserat medium is a continuum whose point bodies (particles) have rotational degrees of freedom. Examples of Cosserat media: heterogeneous materials with granular structure, composites under loading that causes rotation of (sufficiently rigid) grains (superplastic materials, acoustic metamaterials). Cosserat medium is a particular case of complex medium. Its point-body is rigid. There are other more complex media, e.g. where a point-body is deformable (protein chains, porous media, etc.) It is only a first step to the world of enriched continua. Theory is based on the fundamental laws of mechanics (balance of forces, couples, energy) and, for inelastic media, 2nd law of the thermodynamics, symmetry considerations and material frame indifference. Another branch is the microstructural approach. Experimental methods: under development. We need experiments to determine the moduli. Most of them are based on the experiments on waves (mechanics of magnetic and piezoelectric materials, mechanics of granular materials, rotational seismology...). Reduced Cosserat medium: Cosserat medium that does not react to the gradient of rotation.
 
Cosserat medium is a continuum whose point bodies (particles) have rotational degrees of freedom. Examples of Cosserat media: heterogeneous materials with granular structure, composites under loading that causes rotation of (sufficiently rigid) grains (superplastic materials, acoustic metamaterials). Cosserat medium is a particular case of complex medium. Its point-body is rigid. There are other more complex media, e.g. where a point-body is deformable (protein chains, porous media, etc.) It is only a first step to the world of enriched continua. Theory is based on the fundamental laws of mechanics (balance of forces, couples, energy) and, for inelastic media, 2nd law of the thermodynamics, symmetry considerations and material frame indifference. Another branch is the microstructural approach. Experimental methods: under development. We need experiments to determine the moduli. Most of them are based on the experiments on waves (mechanics of magnetic and piezoelectric materials, mechanics of granular materials, rotational seismology...). Reduced Cosserat medium: Cosserat medium that does not react to the gradient of rotation.
  
Строка 8: Строка 7:
  
 
== Basic equations ==
 
== Basic equations ==
 
+
[[Файл:Cosserat1.png|thumb|300px| Cosserat medium]]
 +
[[Файл:Cosserat2.png|thumb|300px| Reduced Cosserat medium]]
 
<b>Stress tensors</b>
 
<b>Stress tensors</b>
  
Строка 14: Строка 14:
  
 
If <math>M_{(n)}</math> is a couple (torque) acting upon a unit surface with normal n, there exist a tensor µ such that <math>M_{(n)} = n \cdot \mu</math>. <math>\mu</math> is called couple stress tensor. <math>\mu</math> works on ∇ω (gradient of the angular velocity in the actual configuration).
 
If <math>M_{(n)}</math> is a couple (torque) acting upon a unit surface with normal n, there exist a tensor µ such that <math>M_{(n)} = n \cdot \mu</math>. <math>\mu</math> is called couple stress tensor. <math>\mu</math> works on ∇ω (gradient of the angular velocity in the actual configuration).
[[Файл:Cosserat.png|thumb|200px| Magnetic materials (Kelvin’s medium — special Cosserat medium with particle posessing large spin)]]
 
<b>Strain tensors in the Cosserat medium</b>
 
 
<i>Cosserat deformation tensor:</i>
 
 
<math>A = \dot \bigtriangledown R \cdot P</math>
 
 
<i>Transposed wryness tensor:</i>
 
 
<math>K = r_i \Phi_i \cdot P, (\partial_i P = \Phi_i \times P)</math>
 
 
<b>"Energetic tensors"</b>
 
 
<math>\tau_* = \dot \nabla R^{-T} \cdot \tau \cdot P</math>
 
 
<math>\mu_* = \dot \nabla R^{-T} \cdot \mu \cdot P</math>
 
  
 
<b>Balance of forces: 1st law of dynamics by Euler</b>
 
<b>Balance of forces: 1st law of dynamics by Euler</b>
Строка 58: Строка 42:
  
 
<math>\rho \dot U = \tau^T \cdot \cdot \bigtriangledown v - \tau_x \omega + \mu^T \cdot \cdot \bigtriangledown \omega</math>
 
<math>\rho \dot U = \tau^T \cdot \cdot \bigtriangledown v - \tau_x \omega + \mu^T \cdot \cdot \bigtriangledown \omega</math>
 
<b>Balance of energy. Local form with “energetic tensors”.</b>
 
 
<math>\rho \dot U = \tau_*^T \cdot \cdot \dot A + \mu_*^T \cdot \cdot \dot K</math>
 
 
Consider a hyperelastic medium: elastic energy is a funtion of strain tensors. If U = U(A, K), we obtain
 
 
<math>\tau_* = \frac{\partial U}{\partial A} \qquad \mu_* = \frac{\partial U}{\partial K}</math>
 
 
These equations are called “constitutive equations”: it is the relation between internal forces/torques and deformations in the medium. They do not depend on nothing external.
 
Вам запрещено изменять защиту статьи. Edit Создать редактором

Обратите внимание, что все добавления и изменения текста статьи рассматриваются как выпущенные на условиях лицензии Public Domain (см. Department of Theoretical and Applied Mechanics:Авторские права). Если вы не хотите, чтобы ваши тексты свободно распространялись и редактировались любым желающим, не помещайте их сюда.
Вы также подтверждаете, что являетесь автором вносимых дополнений или скопировали их из источника, допускающего свободное распространение и изменение своего содержимого.
НЕ РАЗМЕЩАЙТЕ БЕЗ РАЗРЕШЕНИЯ МАТЕРИАЛЫ, ОХРАНЯЕМЫЕ АВТОРСКИМ ПРАВОМ!

To protect the wiki against automated edit spam, we kindly ask you to solve the following CAPTCHA:

Отменить | Справка по редактированию  (в новом окне)