连续介质力学是物理学的一个重要分支,它从统一的角度来研究连续介质的宏观力学行为。基于连续体假设,研究具有不同微观结构的材料的共同宏观力学行为,将现实中的物体抽象成力学模型,根据基本的物理定律推导该物体力学行为的控制方程,对外界作用下的物体的力学性状进行精确描述。连续介质力学所涉及的物理定律涵盖了力学学科的大部分基本原理,包括:质量守恒定律、动量守恒定律、牛顿运动定律、热力学定律等,是固体力学(包括:弹性力学、粘弹性力学、塑性力学、断裂力学等)、流体力学(包括:流体静力学、流体运动学、流体动力学等)以及流变学等多门课程的理论基础。它的应用分支和交叉学科涉及材料力学、结构力学、空气动力学、爆炸力学、磁流体动力学、等离子体动力学等。连续介质力学不是多个力学分支学科的简单叠加,而是对连续体宏观力学行为的一般性理论概括,进而形成具有高度概括性的基础理论,由此出发可以引出或导出其它力学方向的基本理论和基本方程。因此,对于工程类专业的本科生和从事相关领域研究的研究生,连续介质力学既是对已学习力学课程的总结,也对将来相关课程和课题的学习和研究有着重要的理论指导意义。
本线上课程面向力学、机械、土木、材料等工程类专业的本科生和研究生,着重于学生基础知识的理解和系统性逻辑思维的培养,训练学生将工程问题简化为力学模型的分析能力。考虑本科生和初年级研究生尚未形成系统性力学知识框架,在较早的阶段学习连续介质力学这一重要课程,将对力学学科的大部分理论有一个较全面的基础性认识,可为以后深入到其它力学分支中学习和研究打下坚实的理论基础。
针对“连续介质力学”课程内容广泛、抽象、系统性、理论性和逻辑性较强的特点,本线上课程从基础知识出发,循序渐进,着重于基础知识理解和系统性逻辑性思维的培养,是一门专门面向本科生和硕士研究生的连续介质力学基础课程。本课程内容的结构组织如下:第1章:矢量、矩阵和张量,从最简单的矢量和矩阵出发,引出张量定义及其基本运算规律;第2章:变形与运动,变形包括构形、小变形、有限变形,运动包括刚体运动、运动的描述、输运定理等;第3章:应力,主要关注Cauchy应力张量;第4章:基本定律,包括热力学的基本概念、基本定律的微分形式、积分形式和物质描述以及虚功原理;第5章:本构关系,包括本构关系的常识、一般原理、材料的对称性、内部约束、热力学方法;第6章:弹性固体,包括线弹性体的本构关系、静力学问题、最小位能原理;第7章:Newton流体,包括Newton流体的本构关系、场方程、状态方程、理想流体 Euler 方程的积分、粘性流体NS方程的简化。