流体

固体力学

• 变形
• 弹性
  • 线性
• 可塑性
• 胡克定律
• 压力
• 有限应变
• 无穷小应变
• 兼容性
• 弯曲
• 联系技师
  • 摩擦
• 材料失效理论
• 断裂力学

流体力学Rheology

在物理学中，流体是在施加的剪切应力或外力作用下不断变形（流动）的液体、气体或其他材料。 它们的剪切模量为零，或者更简单地说，是无法抵抗施加在其上的任何剪切力的物质。

尽管流体一词通常包括液相和气相，但其定义因科学分支而异。 固体的定义也各不相同，根据领域的不同，一些物质既可以是流体也可以是固体。 当施加突然的力时，像 Silly Putty 这样的粘弹性流体表现得类似于固体。 具有非常高粘度的物质（例如沥青）也表现得像固体（参见沥青滴实验）。 在粒子物理学中，这个概念被扩展到包括液体或气体以外的流体物质。 医学或生物学中的流体指的是身体的任何液体成分（体液），而在这个意义上不使用液体。 有时，通过饮用或注射进行补液的液体也称为液体（例如，多喝水）。 在水力学中，流体是指具有某些特性的液体的术语，比（液压）油更广泛。

流体显示属性，例如：

• 缺乏对xxx变形的抵抗力，仅以耗散、摩擦的方式抵抗相对变形率，并且
• 流动的能力（也描述为呈现容器形状的能力）。

这些特性通常是它们无法支持静态平衡剪切应力的函数。 相比之下，固体要么以类似弹簧的恢复力响应剪切，这意味着变形是可逆的，要么它们在变形前需要一定的初始应力（见塑性）。

固体对剪切应力和法向应力（包括压缩应力和拉伸应力）的恢复力作出响应。 相比之下，理想流体仅对法向应力（称为压力）的恢复力做出响应：流体既可以承受压应力（对应于正压），也可以承受拉应力（对应于负压）。 固体和液体都具有抗拉强度，在固体中超过抗拉强度会导致不可逆的变形和断裂，而在液体中会导致空化的发生。

固体和液体都有自由表面，需要一定的自由能才能形成。 对于固体，形成给定单位表面积的自由能量称为表面能，而对于液体，相同数量的自由能称为表面张力。 液体的流动能力导致响应表面张力的行为与固体不同，尽管在平衡状态下两者都会尽量减少其表面能：液体倾向于形成圆形液滴，而纯固体倾向于形成晶体。 气体没有自由表面，可以自由扩散。

在固体中，剪应力是应变的函数，而在流体中，剪应力是应变率的函数。 这种行为的结果是帕斯卡定律，它描述了压力在表征流体状态中的作用。

流体的行为可以用 Navier-Stokes 方程来描述——一组偏微分方程，基于：

• 连续性（质量守恒），
• 线性动量守恒，
• 角动量守恒，
• 能量守恒。

研究流体的学科是流体力学，根据流体是否运动，又分为流体动力学和流体静力学。

根据剪切应力与应变率及其导数之间的关系，流体可具有以下特征之一：

• 牛顿流体：应力与应变率成正比
• 非牛顿流体：其中应力与应变率、其高次幂和导数不成正比。

牛顿流体遵循牛顿粘度定律，可称为粘性流体。

流体可以按其可压缩性分类：

• 可压缩流体：导致 vo 的流体