[物理学与PDEs]第5章习题3 第二 Piola 应力张量的对称性

本文涉及的产品
RDS MySQL Serverless 基础系列,0.5-2RCU 50GB
云数据库 RDS MySQL,集群系列 2核4GB
推荐场景:
搭建个人博客
云数据库 RDS PostgreSQL,集群系列 2核4GB
简介: 试证明: 在物质描述下, 动量矩守恒定律等价于第二 Piola 应力张量的对称性.   证明: 由 $$\beex \bea \int_{G_t}\rho\sex{{\bf y}\times\cfrac{\rd {\bf v}}{\rd t}}\rd y &=\int_{G_0} \rho_0\...

试证明: 在物质描述下, 动量矩守恒定律等价于第二 Piola 应力张量的对称性.

 

证明: 由 \beex \bea \int_{G_t}\rho\sex{{\bf y}\times\cfrac{\rd {\bf v}}{\rd t}}\rd y &=\int_{G_0} \rho_0\sex{{\bf y}\times\cfrac{\p {\bf v}}{\p t}}\rd x,\\ \int_{S_t} ({\bf y}\times{\bf \sigma})\rd S_t&=\int_{S_t} ({\bf y}\times {\bf T}{\bf \nu})\rd S_t\\ &=\int_{S_0} ({\bf y}\times {\bf P}{\bf n})\rd S_0,\\ \int_{G_t}\rho({\bf y}\times{\bf b})\rd y&=\int_{G_0} \rho_0({\bf y}\times{\bf b})\rd x \eea \eeex

\beex \bea \int_{G_t}\rho\sex{{\bf y}\times\cfrac{\rd {\bf v}}{\rd t}}\rd y &=\int_{G_0} \rho_0\sex{{\bf y}\times\cfrac{\p {\bf v}}{\p t}}\rd x,\\ \int_{S_t} ({\bf y}\times{\bf \sigma})\rd S_t&=\int_{S_t} ({\bf y}\times {\bf T}{\bf \nu})\rd S_t\\ &=\int_{S_0} ({\bf y}\times {\bf P}{\bf n})\rd S_0,\\ \int_{G_t}\rho({\bf y}\times{\bf b})\rd y&=\int_{G_0} \rho_0({\bf y}\times{\bf b})\rd x \eea \eeex
\bexG0ρ0y×\sex\pv\ptb\rdx=S0(y×Pn)\rdS0.\eex
由动量矩守恒定律 (3. 43) 知 \bexIG0y×\DivxP\rdx=S0(y×Pn)\rdS0J.\eex
写成分量形式为 \beex \bea I_i&=\int_{G_0} \sum_{j,k,l}\ve_{ijk} y_j\cfrac{\p P_{kl}}{\p x_l}\rd x,\\ J_i&=\int_{S_0}\sum_{j,k}\ve_{ijk}y_j({\bf P}{\bf n})_k\rd S_0\\ &=\int_{S_0}\sum_{j,k,l} \ve_{ijk} y_jP_{kl}n_l\rd S_0\\ &=\sum_{j,k,l}\ve_{ijk}\int_{G_0} \cfrac{\p}{\p x_l}(y_jP_{kl})\rd x\\ &=\sum_{j,k,l}\ve_{ijk}\int_{G_0} f_{jl}P_{kl}+y_j\cfrac{\p p_{kl}}{\p x_l}\rd x.  \eea \eeex
于是 \bexj,k,l\veijkfjlPkl=0.\eex
分别取 i=1,2,3\beex \bea \sum_l (f_{2l}P_{3l}-f_{3l}P_{2l})&=0,\\ \sum_l (f_{3l}P_{1l}-f_{1l}P_{3l})&=0,\\ \sum_l (f_{1l}P_{2l}-f_{2l}P_{1l})&=0.  \eea \eeex
此即 \bex(FPT)23=(FPT)32,(FPT)31=(FPT)13,(FPT)12=(FPT)21;\eex
或等价地, \beex \bea ({\bf F}{\bf P}^T)^T&={\bf F}{\bf P}^T,\\ {\bf P}{\bf F}^T&={\bf F}{\bf P}^T,\\ {\bf P}&={\bf F}{\bf P}^T{\bf F}^{-T},\\ {\bf F}^{-1}{\bf P}&=({\bf F}^{-1}{\bf P})^T,\\ {\bf \Sigma}&={\bf \Sigma}^T. \eea \eeex

 

相关实践学习
如何快速连接云数据库RDS MySQL
本场景介绍如何通过阿里云数据管理服务DMS快速连接云数据库RDS MySQL,然后进行数据表的CRUD操作。
全面了解阿里云能为你做什么
阿里云在全球各地部署高效节能的绿色数据中心,利用清洁计算为万物互联的新世界提供源源不断的能源动力,目前开服的区域包括中国(华北、华东、华南、香港)、新加坡、美国(美东、美西)、欧洲、中东、澳大利亚、日本。目前阿里云的产品涵盖弹性计算、数据库、存储与CDN、分析与搜索、云通信、网络、管理与监控、应用服务、互联网中间件、移动服务、视频服务等。通过本课程,来了解阿里云能够为你的业务带来哪些帮助     相关的阿里云产品:云服务器ECS 云服务器 ECS(Elastic Compute Service)是一种弹性可伸缩的计算服务,助您降低 IT 成本,提升运维效率,使您更专注于核心业务创新。产品详情: https://www.aliyun.com/product/ecs
目录
打赏
0
0
0
0
15
分享
相关文章
[物理学与PDEs]第2章第1节 理想流体力学方程组 1.4 一维理想流体力学方程组
1.  一维理想流体力学方程组 $$\beex \bea \cfrac{\p\rho}{\p t}+\cfrac{\p}{\p x}(\rho u)&=0,\\ \cfrac{\p}{\p t}(\rho u) +\cfrac{\p}{\p x}(\rho u^2+p)&=\rho F,\\ \cf...
830 0
[物理学与PDEs]第5章习题4 广义 Hookean 定律的张量的对称性
设材料是超弹性的, 并设参考构形为自然状态, 证明由线性化得到的张量 A=(aijkl)=\sex2\pˉpijckl 具有以下的对称性: $$\bex a_{ijkl}=a_{klij}.
578 0
[物理学与PDEs]第5章习题9 伴随矩阵的特征值
3×3A 的特征值为 \lm1,\lm2,\lm3, 证明 \cofA 的特征值为 $$\bex \lm_2\lm_3,\quad \lm_3\lm_1,\quad \lm_1\lm_2.
726 0
[物理学与PDEs]第5章习题1 矩阵的极分解
证明引理 2. 1.    证明:   (1)  先证明存在正交阵 P,Q 及对角阵 D 使得 $$\bex {\bf F}={\bf P}{\bf D}{\bf Q}.
847 0
[物理学与PDEs]第5章第3节 守恒定律, 应力张量
5. 3 守恒定律, 应力张量       5. 3. 1 质量守恒定律    \bex\pρ\pt+\Divy(ρv)=0.\eex
  5.
620 0
[物理学与PDEs]第3章习题6 Lagrange 坐标下的一维理想磁流体力学方程组的数学结构
试讨论 Lagrange 形式下的一维理想磁流体力学方程组 (5. 33)-(5. 39) 的类型.   解答: 由 (5. 33), (5. 39) 知 $$\bex 0=\cfrac{\p p}{\p \tau}\sex{\cfrac{\p \tau}{\p t'}-\cfrac{\p u_...
693 0
[物理学与PDEs]第4章第3节 一维反应流体力学方程组 3.1 一维反应流体力学方程组
1、 一维粘性热传导反应流体力学方程组 $$\beex \bea \cfrac{\p\rho}{\p t}&+\cfrac{\p}{\p x}(\rho u)=0,\\ \cfrac{\p}{\p t}(\rho u) &+\cfrac{\p}{\p x}\sez{ \rho u^2+p-\sex{...
781 0
[物理学与PDEs]第3章习题5 一维理想磁流体力学方程组的数学结构
试将一维理想磁流体力学方程组 (5. 10)-(5. 16) 化为一阶拟线性对称双曲组的形式. 解答: 由 (5. 12),(5. 16) 知 $$\beex \bea 0&=\cfrac{\p p}{\p \rho}\sex{\cfrac{\p \rho}{\p t}+u_1\cfrac{\p ...
798 0
[物理学与PDEs]第4章习题2 反应力学方程组形式的化约 - 能量守恒方程
试证明: 利用连续性方程及动量方程, 能量守恒方程 (2. 15) 可化为 (2. 21) 的形式.   证明: 注意到 $$\beex \bea &\quad\cfrac{\p}{\p t}\sex{\cfrac{1}{2}\rho u^2} +\Div\sez{\cfrac{1}{2}\rh...
816 0
AI助理

你好,我是AI助理

可以解答问题、推荐解决方案等