babkin_selivanov (550243)
Текст из файла
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКАСПЛОШНЫХ СРЕДА.В. Бабкин, В.В. СеливановОсновы механикисплошных средИздательство МГТУ имени Н.Э. БауманаК 175-летиюМГТУ им. Н.Э. БауманаПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКАСПЛОШНЫХ СРЕДВ трех томахНаучный редактор доктор технических наук,профессор В.В. СеливановТОМ1МоскваИздательство МГТУ имени Н.Э. Баумана2004'lyА.В. Бабкин, В.В. СеливановОСНОВЫ МЕХАНИКИСПЛОШНЫХ СРЕДРекомендовано Министерствомобщего и профессионального образованияРоссийской Федерациив качестве учебника для студентоввысших технических учебных заведенийИздание второе, исправленноеМоскваИздательство МГТУ имени Н.Э. Баумана2004УДК 531(075.8)ББК 22.22Б12Рецензенты: зав. кафедрой газовой и волновой динамикимеханико-математического факультета МГУ им.
М.В. Ломоносова академик РАН Е.И. Шемякин; зав. лабораторией волновых процессов д-р физ.-мат. наук, проф. Н.Н. Смирнов;зав. кафедрой теоретической и экспериментальной механикиСаровского государственного физико-технического института д-р техн, наук, проф. С.А. Новиков; зав. кафедрой прикладной математики МГТУ им. Н.Э. Баумана д-р техн, наук,проф.
В.С. Зарубин.Бабкин А.В., Селиванов В.В.Б12Основы механики сплошных сред: Учебник для втузов. — 2-еизд., испр. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. — 376 с.:ил. (Прикладная механика сплошных сред: В 3 т. / Науч. ред.В.В. Селиванов; Т.
1).ISBN 5-7038-2344-7 (Т. 1)ISBN 5-7038-2343-9В первом томе комплекса учебников серии “Прикладная механикасплошных сред” приведены основные элементы векторного и тензорного анализа, необходимые и достаточные для изучения краткого курса“Основы механики сплошных сред”, излагаемого с помощью математического аппарата тензорного исчисления. Рассмотрены понятия и соответствующие физические величины, используемые для описания движения и состояния материального континуума.
Выводятся уравнения исоотношения, справедливые для описания поведения любых сплошныхсред независимо от их агрегатного состояния и физико-механическиххарактеристик.Описаны основные реологические модели сплошных сред и приведены соответствующие физические соотношения. Даны общие принципы постановки задач механики сплошных сред и примеры постановкиряда практических задач.В приложении приведены примеры решения типовых задач.В основу учебника положен материал лекций, читаемых авторамистудентам МГТУ им. Н.Э. Баумана.Для студентов технических университетов и машиностроительныхвузов.УДК 531(075.8)ББК 22.22ISBN 5-7038-2344-7(Т.
1)ISBN 5-7038-2343-9© А.В. Бабкин, В.В. Селиванов,1998; 2004, с изменениями© Издательство МГТУим. Н.Э. Баумана, 1998; 2004,с изменениямиПРЕДИСЛОВИЕМеханика сплошных сред — это раздел теоретической физики, в котором изучается движение деформируемых сред: твердых,жидких и газообразных. В отличие от теоретической механики,изучающей движение материальных точек, дискретных систем материальных точек и абсолютно твердых тел, механика сплошныхсред изучает движение таких тел, которые заполняют пространствонепрерывно, сплошным образом и расстояния между точками которых во время движения изменяются. Целью механики сплошныхсред является установление наиболее общих свойств и законов движения деформируемых сред с учетом физико-механических свойствматериалов этих сред.
Значение механики сплошных сред состоит в том, что эта дисциплина является основой для более узких,прикладных дисциплин, изучающих движение газов, жидкостей илитвердых тел. К их числу относятся, например, газовая динамика(в частности, прикладная газовая динамика — это физика взрыва),аэродинамика, гидродинамика, теории упругости и пластичности,теории прочности и разрушения твердых тел и т.д.Развитие механики сплошных сред, служащей научной базоймногих прикладных технических наук, связано с широким применением математических методов исследования различных процессов иявлений, происходящих в сплошной среде при нагружении ее внешними силами.
Однако классический университетский курс механикисплошных сред для механико-математических факультетов по своему содержанию, смысловому построению, методике изложения существенно расходится с содержанием учебных планов техническихуниверситетов и не всегда доступен для усвоения студентами технических университетов и машиностроительных вузов. Наш многолетний опыт преподавания основ механики сплошных сред и смежных дисциплин в Московском государственном техническом университете им. Н.Э.
Баумана убедил нас в необходимости введения вучебные планы технических университетов и машиностроительныхвузов адаптированного курса механики сплошных сред — прикладной механики сплошных сред, ориентированной на студентов технических вузов и включающей в себя такие взаимосвязанные разделы,5как основы механики сплошных сред, механика разрушения деформируемого твердого тела, а также вопросы численного моделирования неустановившихся движений сплошных сред.В плане фундаментального образования в технических университетах нельзя обсуждать основные понятия и закономерности механики независимо от тех приложений, физических моделей и научнотехнических проблем, которые уже существуют в практике исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также могут появиться (и появляются!) в ближайшей перспективе в связи с развитием новых высоких технологий и проектов.
Очевидно, что глубокое изучение студентами прикладной механики сплошных средбудет полезным как для понимания уже известных решений и приложений, так и для постановки и решения прикладных задач механики, которые непрерывно возникают в процессе решения сложнейших технических и технологических проблем современного и перспективного машиностроения и приборостроения.Курс прикладной механики сплошных сред состоит из трех взаимосвязанных частей, содержание которых раскрывается в соответствующих томах комплекса учебников серии “Прикладная механикасплошных сред”.Первый учебник (том 1. Основы механики сплошныхсред) содержит изложение основных понятий и операций тензорного исчисления, а также трактовку основных понятий, уравненийи соотношений механики сплошных сред, достаточных для усвоения ключевых элементов кинематики, динамики и термодинамикиматериального континуума.
Здесь же приведены базовые моделисплошных сред и даны соответствующие физические соотношения.Изложенный материал является самодостаточным для выполненного в заключительной главе книги описания общих принципов постановки практических прикладных задач механики сплошных сред.Второй учебник (том 2. Механика разрушения деформируемого тела) посвящен вопросам деформирования и разрушениятвердых тел в условиях статического, динамического и ударноволнового нагружения. В нем дано физическое представление о строении твердого тела, описаны процессы деформирования и разрушения тела при нагружении с позиций микро- и макроструктурыматериала, наличия различных дефектов и характера нагружения.Приведена характеристика известных критериев прочности, соотношений механики рассеянных повреждений и линейной механикиразрушения, рассмотрены модели механики хрупкого и вязкого разрушения.
В книге подробно описаны волновые процессы, сопрово6ждающие ударноволновое нагружение деформируемых сред, выполнен анализ природы и структуры волн напряжений, отмечены особенности их распространения с учетом фазовых переходов.В третьем учебнике (том 3. Численные методы в задачах физики быстропротекающих процессов) анализируютсяпроблемы численного решения задач механики деформируемого тела и использования разностных методов вычислительной математики применительно к задачам физики быстропротекающих процессов (в том числе физики взрыва и удара).
На примере простейшей одномерной плоской газодинамической задачи'рассмотреныфундаментальные понятия теории разностных схем, представленыосновные сеточные методы, численный метод характеристик, методы семейства “частиц в ячейках”. Приведены постановки, алгоритмы численного решения и результаты решения ряда одномерных идвумерных нестационарных задач при использовании лагранжевых,эйлерово-лагранжевых и эйлеровых методов.
Обсуждены вопросытехнологии проведения вычислительного эксперимента и приведеныпримеры, демонстрирующие возможности численного моделирования как инструмента исследования быстропротекающих процессов.Опираясь на методическую основу, заложенную в лучших отечественных учебниках и монографиях по механике сплошных сред,авторы избрали стиль изложения, который предполагает достижение главной цели — научить читателя при минимальном объемеинформации ставить и решать конкретные задачи физики быстропротекающих процессов на базе фундаментальных основ механикисплошных сред, механики разрушения деформируемого твердого тела и численных методов анализа процессов и явлений, происходящихв сплошных средах в условиях интенсивных динамических нагрузок.Содержание учебников соответствует фундаментальному курсу лекций, который авторы читают на протяжении многих лет в Московском государственном техническом университете им.
Н.Э. Баумана как студентам, так и специалистам ряда машиностроительных научно-исследовательских институтов, научно-производственных объединений и конструкторских бюро. Основные разделы лекционного материала в той или иной мере нашли отражение в различных учебных пособиях, монографиях, статьях и обзорах, опубликованных за последние 15 лет.В.В. Селиванов7ВВЕДЕНИЕПодход к изучению движения деформируемых сред заключается в переходе от реальных деформируемых сред к их идеализированному представлению и соответствующему математическому описанию.
Будем в дальнейшем понимать под материальным телом,независимо от его агрегатного состояния, систему материальныхчастиц, которая заключена в некоторой области пространства Z>,имеющей объем V и ограниченной поверхностью S.Реальными материальными частицами, составляющими материальное тело, являются атомы и молекулы. Они находятся в непрерывном хаотическом движении и взаимодействуют между собойза счет сил электромагнитного происхождения.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
