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弹性波运动方程推导中的几个基本概念

(2012-04-16 11:35:58)
标签:

基本概念

杂谈

分类: 物探基础

简单的整理一下几个基本概念,平时用起来方便些:

一个处于平衡状态的物体,在外力作用下,物体内部质点间位置发生相对变化,导致物体形状和体积发生改变,这种改变称为应变(Strain);质点的应变与位移间的相互关系称为几何方程柯西(Cauchy)方程;其中正应变也称为线应变,表示物体的压缩和拉伸,也称为胀缩应变,应变分量exx表示弹性体在x方向的相对伸长量;切应变也称为剪应变,表示弹性体扭转或体积元侧面角的错动量,其下标表示讨论侧面角错动时所在的坐标平面;如果单元体沿xyz三个方向同时发生拉伸或压缩,则该单元体的提交将发生变化,体积的相对变化也称为体应变,用θ表示,体应变是三个方向上的正应变之和,等于位移矢量的散度。

 

根据物体的惯性性质,处于应变状态的物体,为了抵抗外力,保持其平衡状态,在内部质点间将会产生内力作用,此内力在单位面积上的强度称为应力(Stress),因此,应力就是作用于单位截面积上用于平衡的面力;如果作用力与面积元垂直,则称该应力为法向应力或正应力;如果作用力与面积元相切,则称该应力为剪切应力或切应力;

线性弹性理论的一个基本假设是:应力与应变间存在着单值的线性关系,称为虎克(Hooke)定律,该关系就是应力与应变间的本构关系,也称为物理方程

 

根据牛顿运动第一定律,物体所受合外力等于零时,物体运动状态不改变,即静止或匀速直线运动。当弹性介质在应力应变状态下处于运动时,作用于单元体的面力和体力之合力应与惯性力相平衡。描述弹性体运动平衡的应力方程,也称为纳维尔(Navier)方程

 

在均匀各向同性完全弹性介质中应力应变关系的有五个弹性常数:
(1)杨氏模量E:正应力与正应变的比例系数;
(2)切变模量μ:切应力与切应变的比例系数,也表示为G;
(3)拉梅系数λ、μ:反映正应力和正应变的比例系数的另一种形式;
(4)压缩模量或体变模量K,表示单元体在胀缩应变状态下,相对体变与周围压力间的比例系数;
(5)泊松比ν(常用σ):表示物体横向应变与纵向应变的比例系数,也称横向形变系数;
实际上,独立的表示应力与应变间关系的只有两个弹性常数λ、μ,即拉梅系数。这些弹性常数分为三组(λμ组;Eν组;KG组),两两间可以相互转换。

The assumption that rock formations are isotropic, linearly elastic, piecewise-continuous materiasl is good enough for analyzing the response of seismic-wave propagation through most rock formations.

-Isotropic means that physical properties of rock formations are identical in all directions.

-A rock formation is defined as being homogeneous if its physical properties are invariant with space and time; otherwise the rock is heterogeneous.

The assumption of isotropism is completely independent of the "homogeneous and heterogeneous" assumption.

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