题目
弹性力学中的基本变量包含什么?A. 位移B. 应力C. 应变D. 面力
弹性力学中的基本变量包含什么?
A. 位移
B. 应力
C. 应变
D. 面力
题目解答
答案
ABCD
A. 位移
B. 应力
C. 应变
D. 面力
A. 位移
B. 应力
C. 应变
D. 面力
解析
本题考查弹性力学中基本变量的相关知识。解题思路是明确弹性力学基本变量的定义和范畴,然后依次分析每个选项是否属于基本变量。
对各选项的分析
- A. 位移:位移是描述物体内各点位置变化的物理量,在弹性力学中,位移是一个非常重要的基本变量。通过位移可以进一步推导出应变等其他物理量。例如,在小变形情况下,应变可以通过位移的导数来表示。设位移分量为$u$、$v$、$w$(分别对应$x$、$y$、$z$方向),则正应变$\varepsilon_{xx}=\frac{\partial u}{\partial x}$,切应变$\gamma_{xy}=\frac{\partial u}{\partial y}+\frac{\partial v}{\partial x}$等,所以位移是基本变量。
- B. 应力:应力是指物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。应力在弹性力学中用于描述物体内部的受力状态,是基本变量之一。例如,在求解弹性体的平衡问题时,需要考虑应力的平衡方程$\frac{\partial \sigma_{xx}}{\partial x}+\frac{\partial \tau_{xy}}{\partial y}+\frac{\partial \tau_{xz}}{\partial z}+f_x = 0$($f_x$为$x$方向的体力),所以应力是基本变量。
- C. 应变:应变是指物体在外部因素作用下发生变形时,其内部各点的相对位置变化。应变与应力之间通过弹性本构方程相联系,如广义胡克定律$\sigma_{ij}=C_{ijkl}\varepsilon_{kl}$($C_{ijkl}$为弹性常数)。应变反映了物体的变形程度,是弹性力学中的基本变量。例如,在研究弹性体的变形问题时,需要求解应变的分布,所以应变是基本变量。
- D. 面力:面力是指作用在物体表面上的力,它是弹性力学中边界条件的重要组成部分。在求解弹性力学问题时,需要考虑面力与应力之间的关系,如边界条件$\sigma_{ij}n_j = \overline{T}_i$($n_j$为边界外法线方向的单位向量,$\overline{T}_i$为面力分量)。面力对于确定弹性体的应力和位移分布起着重要作用,所以面力也是基本变量。