Cite this article as:

Kovalev V. A., Radaev Y. N. On precisely conserved quantities of coupled micropolar thermoelastic field . Izv. Saratov Univ. (N. S.), Ser. Math. Mech. Inform., 2012, vol. 12, iss. 4, pp. 71-79. DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9791-2012-12-4-71-79


Language: 
Russian
Heading: 
UDC: 
539.374

On precisely conserved quantities of coupled micropolar thermoelastic field

Abstract: 

The paper is devoted to the 4-covariant formulation in fourdimensional space-time of dynamics of non-linear hyperbolic micropolar thermoelastic continuum. Theory ofmicropolar continuum are due to E. Cosserat and F. Cosserat and their study of 1909. The complement microdeformations and microrotations of an element are described by a non-rigid trihedron (the case of deformable micropolar directors). Hyperbolic micropolar type-II thermoelastic continuum is considered as a physical field theory with the action density taking account of wave nature of heat transport (the second sound phenomenon in solids) according to the Green&Naghdi type-II model. The principle of the least action for a micropolar thermoelastic field is formulated. The canonical Euler–Lagrange field equations are derived from the principle of least action. These equations include a hyperbolic heat transport equation. Currents corresponding 4-translations and 4-rotations of the four-dimensional space-time are obtained. The 4-covariant representations are rewritten in threedimensional forms as usual for continuum mechanics. The currents are required in order to formulate conservation laws particularly the conservation of energy. The latter may be represented as path- or surface-independent integrals known from the continuum mechanics and often used in applied problems. Regular explicit covariant formulae for the field current are obtained provided the symmetry group of the variational action functional is known. Explicit covariant formulae for the canonical energy-momentum and angular momentum tensors are also given. Precisely conserved quantities (among them the total canonical angular momentum) for a micropolar thermoelastic field are discussed. 

References
1. Ковалев В. А., Радаев Ю. Н. Элементы теории поля :
вариационные симметрии и геометрические инвариан-
ты. М. : Физматлит, 2009. 156 с.
2. Truesdell C., Toupin R. A. The Classical Field Theories
// Principles of Classical Mechanics and Field Theory.
Encyclopedia of Physics. Vol. III/1 / ed. S. Flugge. Berlin;
G¨ottingen; Heidelberg : Springer, 1960. P. 226–793.
3. Cosserat E., Cosserat F. Th´eorie des corps d´eformables.
Paris : Librairie Scientifique A. Hermann et Fils,
1909. 226 p.
4. Toupin R. A. Theories of Elasticity with Couple-Stress
// Arch. Rational Mech. Anal. 1964. Vol. 17, № 5. P. 85–
112.
5. Ковалев В. А., Мельников А. Д., Радаев Ю. Н. О
гиперболических уравнениях связанного микрополяр-
ного термоупругого поля // Математическая физика и
ее приложения : материалы Второй междунар. конф. /
под ред. чл.-корр. РАН И. В. Воловича и д-ра физ.-
мат. наук, проф. Ю. Н. Радаева. Самара : Книга, 2010.
С. 156–164.
6. Ковалев В. А., Радаев Ю. Н. Волновые задачи теории
поля и термомеханика. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та,
2010. 328 с.
7. Ковалев В. А., Радаев Ю. Н. Вывод тензоров
энергии–импульса в теориях микрополярной гипербо-
лической термоупругости // Изв. РАН. МТТ. 2011.
№ 5. С. 58–77.
8. Ковалев В.А., Радаев Ю.Н. О некоторых новых на-
правлениях развития полевых теорий механики сплош-
ных сред // V сессия Научного совета РАН по механи-
ке деформируемого твердого тела : тез. докл. Всерос.
конф., 31 мая – 5 июня, 2011 г., Астрахань, Россия.
Астрахань : Изд-во АГТУ, 2011. С. 26–28.
9. Радаев Ю. Н. Гиперболические теории и задачи ме-
ханики деформируемого твердого тела // Современные
проблемы механики : тез. докл. междунар. конф., по-
свящ. 100-летию Л. А. Галина. М., 2012. С. 75–76.
10. Ковалев В. А., Радаев Ю. Н. Теоретико-полевые
формулировки и модели нелинейной гиперболической
микрополярной термоупругости // XXXVI Дальне-
восточная математическая школа-семинар им. акад.
Е. В. Золотова (4–10 сентября 2012 г., Владивосток) :
сб. докл. Владивосток : ИАПУ ДВО РАН, 2012. С. 137–
142.
11. Noether E. Invariante Variationsprobleme // Nachrichten
von der K¨oniglichen Gesellschaft der Wissenschaften
zu G¨ottingen. Mathematisch-Physikalische Klasse. 1918.
H. 2. S. 235–257; Нетер Э. Инвариантные вариацион-
ные задачи // Вариационные принципы механики. М. :
Физматгиз, 1959. С. 611–630.
Full text: