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準静的計算のための理想気体

線形等方弾性材料の特殊な例が微小圧力変動下の理想気体です。理想気体方程式から圧力変動 dp は密度変化 dρ と以下の関係を持つことがわかります。

$\displaystyle dp=\frac{d \rho}{\rho_0} \rho_0 r T,$ (152)

ここで ρ0 は静止状態での密度、r は比気体定数、T は絶対温度です。この式から次の式を導くことができます。

t11 = t22 = t33 = (ε11 + ε2 + ε330rT (153)

t12 = t13 = t23 = 0 (154)

ここで t は応力を、ε は線形ひずみを意味します。つまり理想気体はラメ定数 λ=ρ0rT、μ=0 を持つ等方性の弾性材料としてモデル化できるということです。これはヤング率 E=0 、ポアソン係数 ν=0.5 と対応するものです。後者の値には数値的困難さがあるため、理想気体を D1111=D2222=D3333=D1122=D1133=D2233=λ と D1212=D1313=D2323=0 を持つ等方性材料として定義する方法には利点があるのです。


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guido dhondt 2016-03-08