弹塑性力学PPT讲稿.ppt
弹塑性力学弹塑性力学第1页，共15页，编辑于2022年，星期六一、一般概念弹性体因所处的环境的温度变化引起物体的膨胀或收缩，因而在物体内必将产生应力，称之为热应力。很多情况下，热应力问题是最重要的问题，不可忽视，所以，我们专门讨论热弹性力学问题，简称热应力问题。2第2页，共15页，编辑于2022年，星期六热传导温度是表明热水平的一种物理量，两不同温度的物体相接触时，热将自然会由高温向低温传播，以寻求两物体的热平衡，这种现象称为热传导。线膨胀系数固体材料大都具有在均匀温度场内因受热而膨胀的特性，例如有一根细杆，长度为L,若该杆所受温度升高一定值T时，长度变为TL，此处称为线膨胀系数。其长度方向的应变为：3第3页，共15页，编辑于2022年，星期六物体所处的环境温度往往是随时间和空间位置变化的，在直角坐标系中，温度可表示为 T=T(x,y,z,t)温度场是一种数量场，热量的传递引起温度的变化，也就是温度梯度的变化。温度场热量总是从高温向低温流动，因而热流是由方向性的。单位时间流过单位等温面面积的热量称为热流密度。热流密度是以矢量，记做q，其方向总是与等温线正交。热流密度4第4页，共15页，编辑于2022年，星期六对于弹性各向同性材料，热流密度q与温度梯度成正比，而方向想反，即：其中，k为导热系数，该是被称为热传导的傅里叶定律。5第5页，共15页，编辑于2022年，星期六热力学定律 u 物体的变形时一种热力学过程，必须服从热力学定律。6第6页，共15页，编辑于2022年，星期六热力学定律的发现及理论热力学定律的发现及理论 l1901年，范霍夫范霍夫因发现化学动力学定律和渗透压，提出了化学反应热力学动态平衡原理，获第一个化学奖。l1906年能斯特能斯特提出了热力学第三定律，认为通过任何有限个步骤都不可能达到绝对零度。这个理论在生产实践中得到广泛应用，因此获1920年化学奖。l1931年翁萨格翁萨格发表论文“不可逆过程的倒数关系”，阐明了关于不可逆反应过程中电压与热量之间的关系。对热力学理论作出了突破性贡献。这一重要发现放置了20年，后又重新被认识。1968年获化学奖。l1950年代，普利戈金普利戈金提出了著名的耗散结构理论。1977年，他因此获化学奖。这一理论是当代热力学理论发展上具有重要意义的大事。它的影响涉及化学、物理、生物学等广泛领域，为我们理解生命过程等复杂现象提供了新的启示。7第7页，共15页，编辑于2022年，星期六热力学定律的分类:热力学定律 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律 热力学第零定律8第8页，共15页，编辑于2022年，星期六l热力学第零定律：一、定义如果两个热力学系统中的每一个都与第二个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡。这一结论称做“热力学第零定律”。二、意义热力学第零定律的重要性在于它给出了温度的定义和温度的测量方法。9第9页，共15页，编辑于2022年，星期六 l热力学第三定律 有各种不同的表达方式。对化学工作者来说，以普朗克（M.Planck,1858-1947,德）表述最为适用。它可表述为“在热力学温度零度（即T=0开）时，一切完美晶体的熵值等于零。”所谓“完美晶体”是指没有任何缺陷的规则晶体。据此，利用量热数据，就可计算出任意物质在各种状态（物态、温度、压力）的熵值。这样定出的纯物质的熵值称为量热熵或第三定律熵。（绝对零度不可能达到）10第10页，共15页，编辑于2022年，星期六 l热力学第一定律 若一系统从一种平衡经历一热力学过程达到另外一种平衡状态，系统在t时间间隔内，其总能量的变化为E，等于在这一过程中系统从外部吸收的热量Q和系统对外部所做的功W之和，即：E=Q+W热力学第一定律的另一种表述是：第一类永动机是不可能造成的。这是许多人幻想制造的能不断做功而无需任何燃料和动力的机器，是能够无中生有、源源不断提供能量的机器。显然，第一类永动机违背能量守恒定律。11第11页，共15页，编辑于2022年，星期六 l热力学第二定律1、克劳修斯说法：不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。2、开尔文说法：不可能从单一热源吸取热使之完全变成功，而不发生其他变化。从单一热源吸热作功的循环热机称为第二类永动机，所以开尔文说法的意思是“第二类永动机无法实现”。12第12页，共15页，编辑于2022年，星期六 1850年克劳修斯提出，“不能把热从低温传到高温物体而不引起其他变化。”这是热力学第二定律的最早描述。15年之后，他进一步提出了熵及熵增原理：若系统经历过一准平衡，吸收的热量为dQ，则该熵的增量为：dS=dQ/T因此热力学第二定律可以表示为;等温绝热线 由此可得：13第13页，共15页，编辑于2022年，星期六 一个热力学过程，系统的熵由S0变为S，则必有：若过程是可逆的，则有S=S0；若过程是不可逆的，则有S S0.这一论断就是熵增原理。思考题：l1.什么是自发过程？实际过程一定是自发过程？l2.为什么热力学第二定律也可表达为：“一切实际过程都是热力学不可逆的”？l3.可逆过程的热温商与熵变是否相等，为什么?不可过程的热温商与熵变是否相等？14第14页，共15页，编辑于2022年，星期六谢谢！15第15页，共15页，编辑于2022年，星期六
