3. Катастрофы технических систем
Страница
30
Силовым потоком будем называть полную производную субстанции
по времени,
равную
(48)
Иначе
можно сказать: мерой передачи усилий является количество напряжений
передаваемое
вследствие обмена усилиями между частицами тела через плоский элемент площадью
за контролируемое
время
Поскольку передача усилий имеет направленный характер, целесообразно ввести в анализ
силового потока два вектора: градиент напряжений
и вектор
силового потока
Градиентом
напряжений является вектор, направленный по нормали к траектории напряжений и по
алгебраической величине равный производной от напряжения по избранной нормали:
(49)
Градиент напряжений направлен в сторону возрастающего напряжения. Поэтому
если орт
направлен
в ту же сторону, и
если орт
имеет противоположное
направление. Частная производная применена потому, что в общем случае напряжение
может изменяться не только в пространстве, но и во времени. Вектором силового потока
назовём вектор,
направленный по касательной к траектории напряжений в сторону передачи усилий и
по алгебраической величине равный напряжению:
. (50)
Если от сечения к сечению твёрдого тела передаётся растягивающее усилие, то напряжение
в сечении
направлено
в противоположную сторону по отношению к орту
а вектор
силового потока, согласно (50), имеет положительное значение; если передаётся сжимающее
усилие, то направления напряжения и орта совпадают, а вектор силового потока – отрицательное
число. Таким образом, алгебраическая величина вектора силового потока всегда соответствует
передаваемому напряжению. Для многих задач, при установившемся (стационарном) силовом
потоке, направление передачи усилий не имеет значения. Однако, в общем случае необходимо
знать направление передачи усилий. Например, для элемента, ослабленного наклонной
трещиной, выходящей на боковую поверхность, не безразлично, с какой стороны распространяется
усилие. Если направление силового потока определяется вектором скорости, то передаваемые
усилия можно рассматривать как скалярные величины.