肖建华的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/肖建华

博文

对本构方程的基本约束

已有 3318 次阅读 2014-12-29 15:33 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记

 

      本构方程是用来表达物质基本物理属性的力学方程。就理性力学来看,物性参数在本质上是与应力、应变独立无关的。要表达这种无关性,每个参与求和的项就必须是物性参数项与应变项(可为幂次项形式)的乘积形式,这个条件可以归结为:本质物理属性的客观不变性,也就是所研究的运动本身不会改变物质的基本属性。

      在增量运动概念下这是容易被接受的。但是,在全量概念下,当运动达到足够大程度时,如果维持理论上的本构方程形式不变,则等效的(等价的)物性参数与应变(或应力)有函数关系。这是实测的结果。

      这样,以经验关系为基本立足点的力学理论就发展了非线性力学理论的本构方程,并称这种非线性为:物性参数的物理非线性。它显然是不符合本质物性的客观不变性原则的。但是,与理论研究者的反对相对应,工程界更乐意接受这种形式的本构方程。

而以增量运动概念为核心的、以微分运动来表达的力学理论则坚持:本构方程为不变的物性,而与实际运动方程一起给出的解所给出的全量关系上的物性是与全量应变(或应力)有函数关系的。习惯上泛称此类关系为:物性参数的几何非线性。这是工程界不乐意接受的。

      工程上的需求形式与现代力学理论表达方式是背道而驰的。这是理论与实践的不协调性所形成的客观现状。

      无论是理论物理还是理性力学,所追求的理论形式是本质意义上的线性。为了达成这种抽象上的线性,无论是坐标概念,还是运动概念,以及物理量概念,都被迫的高度抽象化,而其简洁的数学形式上一旦是写成为工程上的直角坐标系下的相应形式则非常的复杂。而在抽象意义下的形式解一旦是写成直角坐标系下的初等函数形式,则要么是复杂的不得了的多重复合函数,要么就是特殊函数,要么干脆写不成。这就是理论深刻性与工程直观性的不协调

      工程上抛弃本质物理属性的客观不变性原则后得到的直接好处是自由化。也就是可以自顾自的建立一套理论。但是,这种没有普遍性的理论很快的就成为加在自身身上的沉重枷锁,也令自身难于前进。这点是工程界能直接感受到的。

      但是,无论工程上如何呼吁理论研究通俗化、直观化,而理论界却恰恰是在本性上无法做到的。这点是不以人们的意志为转移的。

      现在回过头来看文献问题。由于理论在工程上的现实问题上还没有形成现实的解决能力(抽象上有),是落后于工程上的客观需求的,因而,多数期刊对理论论文是敬而远之的。这种现象进一步扩大了理论研究与工程应用研究的不协调,导致理论与应用的互不沟通,从而是学科的进展非常的缓慢(无论是理论还是应用)。

      在把理论研究排斥在期刊的外面近半个世纪以后,人们似乎忘却了现代力学理论的存在,而是以一种经验压倒一切的气概陷入了应用研究的逻辑闭圈。这是工程上各类力学理论的灾难性现实。

      40年来国内外发表的论文中,现代力学理论性的专著及论文少的很,而一般读者能读到的很少,能读懂的就更少了,那么工程应用可能就别提了。由此形成的一个客观局面就是:好象理论以经没有存在的必要了。

      当很多这类好象的感觉汇合成为洪流时,抛弃抽象理论而玩直接化、直观化和通俗化也就是潮流了。这点完完全全的反映在高等教育的课程上,也彻底的反映在期刊出版的论文上。

      对我国而言,在深刻感到原创研究工作不足的原因是基础理论上的研究没有达到现代化水平,而是在重复别人早就做过的研究时,一个必然的需求就是提升理论水平。而这可不是短时间内能完成的。我们在嘲笑搞理论研究的什么问题也解决不了的30多年后,终归是发现我们辛苦努力的30多年就是因为理论水平起点太低而没能取的与所付出努力相对应层次的高端研究成果。

      概括而言,理论只是指导实践的思想武器,它不是解决具体问题的直截了当的工具。而一旦以其间接性而抛弃它,以直接解决工程问题为判断好理论还是坏理论的标准,那么基础科学理论在事实上就已经被抛弃。抛弃了基本科学理论也就是等价于抛弃了前人的研究成果,那么我们是如何取得一流的科研成果的呢?

      那就只能靠梦想了。当然,守株待兔好歹还是有一只死兔出现过的。

 




https://blog.sciencenet.cn/blog-39419-854769.html

上一篇:本构方程是压在连续介质力学理论上的巨石
下一篇:支配“发表或凋亡”的哲学理念
收藏 IP: 222.88.196.*| 热度|

1 强涛

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (2 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-4-25 06:32

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部