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在理性力学中,极分解定理与和分解定理的差别?这个问题在期刊上争了50年,到现在也在争论。是很多朋友问我的问题,我也有过很多种回答方式。近日,写项目论证的理论部分时,论述到这个问题。现把这段文字以博文形式发表。
熟习国外理性力学的学者会问:在力学上的极分解定理F=RS与和分解定理F=R+S有何本质区别?我们考查两个连续变形形成的变形,即:F1F2=F。首先指出,在线性项时RS=S。R表转动(R=1+a),a微小,S表伸张(微小)。
对极分解定理,F=R1S1R2S2=R(S1+S2)=RS,形成以R1R2=R为参数量的、变参数线性算子L(S)=0运动方程,这就是极分解定理的逻辑结论。
对和分解定理,F=(R1+S1)(R2+S2)=R1R2+(S1+S2)=R+S,形成:以S1+S2=S为参数的、变参数线性算子L(R)=0运动方程,和以R1R2=R为参数量的、变参数线性算子L(S)=0运动方程。
所以,这就很奇妙了:对极分解定理,R没有力学意义;对和分解定理,R与S有同等的力学地位。两者关于S的运动方程是一样的。
力学上的根本区别在于:对F=R的变形(单纯弯曲,如板壳弯曲),极分解定理把它等价为刚体转动;和分解定理L(R)=0,从而是不稳定的,会自发的产生S,导致L(S(R))=0的必然出现,从而逻辑结论是:单纯弯曲必然会产生伸张。
极分解定理面对的矛盾是:连续介质内能存在刚性转动吗?对理想单组分连续介质,答案是不能。
经典力学理论是把宏观的弯曲解释为微观的伸张S=S(R);L(S(R))=0,与和分解定理结论一样。
总而言之:和分解定理概括了经典理论的结果;而极分解定理区分了伸张S和转动;而经典理论把S(R)与纯粹的S混为一谈。
由此,读者就可体会这3个理论体系的本质差别及相应的力学意义和解决工程问题的能力。
就纯粹数学理论而言:F=(R1+S1)(R2+S2)=R1R2+(S1+S2)=R+S是超代数意义下的。是精确的数学公式。
而F=R1S1R2S2=R(S1+S2)=RS只是在普通代数意义下的,是近似的数学公式。
而F=R1S1R2S2=R(S1+S2)=RS在数学上的问题是:把该线性近似变为纯粹数学意义上的:F=R1S1R2S2=RS,(S1S2=0,为高阶小量)。基于极分解定理的理性力学在过去的50年里始终是在力图发展这样的一个数学理论。
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GMT+8, 2024-11-24 11:03
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