地球介质力学

课程编码：070801M05008H 英文名称：Mechanics of the Earth Medium 课时：40 学分：2.50 课程属性：专业普及课 主讲教师：罗纲等

本课程为地球物理专业博士、硕士研究生的学科基础课，主要为地球物理专业及地质、海洋与大气等相关专业的研究生介绍固体力学与流变学的基本内容。从连续介质力学的观点运用简洁的数学表示方法阐述了固体弹性，粘弹性，流变等特性，目的是通过上述内容的学习，使学生了解连续介质力学的研究方法，并运用它去处理地球介质受外力作用下的运动，变形和应力。

高等数学，普通物理，数理方程

第一章 概论及课程简介 1学时 罗纲
第1节 课程内容简介
第2节 课程安排
第3节 考核标准
第4节 地球介质力学简介
第二章 张量分析 2学时 罗纲
第1节 标量和矢量
第2节 张量的引入和简介
第3节 笛卡尔张量的解析定义
第4节 坐标变换与正交张量
第5节 张量代数与张量的矩阵表示
第6节 张量不变量与张量方程的意义
第三章 应力应变分析
第1节 应力的基本概念 0.2学时 罗纲
第2节 应力矢量与应力张量 0.5学时 罗纲
第3节 柯西公式 0.5学时 罗纲
第4节 主应力与应力不变量 1学时 罗纲
第5节 应力莫尔圆 2学时 罗纲
第6节 应力椭球 0.1学时 罗纲
第7节 应力张量的分解 0.5学时 罗纲
第8节 应变的基本概念 0.2学时 罗纲
第9节 无限小应变分量的几何解释 0.5学时 罗纲
第10节 应变张量 0.1学时 罗纲
第11节 主应变与应变不变量 0.4学时 罗纲
第12节 应变圆 0.5学时 胡才博
第13节 应变张量的分解 0.5学时 胡才博
第四章 连续介质力学基本方程 4学时 胡才博
第1节 连续性方程推导及物理意义
第2节 动量方程推导及物理意义
第3节 动量矩方程推导及物理意义
第4节 能量方程推导及物理意义
第5节 状态方程介绍
第6节 本构方程介绍
第五章 线弹性力学 8学时 胡才博
第1节 广义虎克定律
第2节 各向同性弹性体
第3节 弹性力学基本方程
第4节 平面问题：平面应力与平面应变
第5节 边界条件
第6节 三维问题
第7节 轴对称问题与球对称问题
第8节 弹性动力学问题与地震波波动方程
第9节 地应力测量以及全球应力场
第六章 流变学
第1节 流变学简介 0.2学时 胡才博
第2节 描述流变性质的三个基本元件 1.8学时 胡才博
第3节 马克斯威尔体与开尔文体 2学时 胡才博
第4节 拉普拉斯变换在流变学中的应用 1.5学时 胡才博
第5节 标准的线性粘弹性体 1学时 胡才博
第6节 其他流变模型 1学时 胡才博
第7节 更普遍的线性粘弹性体 0.5学时 胡才博
第8节 蠕变柔度、松弛模量及记忆积分 2学时 胡才博
第9节 粘弹性体的三维本构方程及基本方程 2学时 胡才博
第10节 对应原理 1学时 胡才博
第11节 粘性流体的基本方程 2学时 胡才博
第12节 流变模型在地球动力学问题中的应用 3学时 罗纲

罗纲，武汉大学测绘学院，教授，博导。研究领域为固体地球物理学、地球动力学数值模拟（主页http://gluo.users.sgg.whu.edu.cn/）。罗纲教授于2000年北京大学本科毕业，2003年北京大学硕士毕业，2009年美国密苏里大学博士毕业；随后，2009-2014年，罗纲教授在美国德州大学奥斯丁分校做博士后及副研究员。罗纲教授于2014年全职到中国科学院大学工作，于2019年5月去到武汉大学工作。罗纲教授于2016.7-2019.4，担任中国科学院计算地球动力学重点实验副主任、以及中国力学学会第十届地球动力学专业委员会主任委员和中国科学院第四届青联委员。在JGR-Solid Earth、GRL、AAPG Bulletin等等重要期刊发表SCI论文30多篇。

科研与工作经历：
2019/5 - 至今，武汉大学，测绘学院，教授，博导
2014/6 - 2019/4，中国科学院大学，地球与行星科学学院，教授，博导
2016/7 - 2019/4，中国科学院计算地球动力学重点实验室，副主任
2014/6 - 2019/4，中国科学院计算地球动力学重点实验室，教授，博导
2011/9 - 2014/5，美国德州大学奥斯丁分校，地球科学学院经济地质局，副研究员
（Bureau of Economic Geology, Jackson School of Geosciences, the University of Texas at Austin）
2009/8 - 2011/8，美国德州大学奥斯丁分校，地球科学学院经济地质局，博士后
（Bureau of Economic Geology, Jackson School of Geosciences, the University of Texas at Austin, working with Peter B. Flemings and Michael R. Hudec）

研究方向：
我的研究主要集中在理论和应用计算地球动力学两个方面。a) 在理论计算地球动力学方面，主要利用大规模并行有限元数值模拟，整合地震、地质，地形变观测数据来研究地壳岩石圈的地球动力学过程（构造，地震和变形）；b) 在应用计算地球动力学方面，主要整合地震、地质、钻井数据使用有限元数值模拟研究盐盆地系统的地质演化、变形、应力、孔隙流体压力和钻井的稳定性分析（石油构造和盆地地质力学模拟）；以及成矿过程和成矿动力学的数值模拟。具体有以下几方面：
- 地壳-岩石圈的短期、地震循环过程和地质长期的应力应变演化与分配
- 地壳-岩石圈的流变结构和地球动力学过程
- 数值模拟断层相互影响和地震驱动
- 数值模拟盐体的地质运动与演化
- 盐体系统的变形、应力、孔隙流体压力和流体流动
- 地质力学、岩土力学与盐体系统的钻井稳定性分析
- 成矿过程与成矿动力学数值模拟

获奖情况：

- 美国德克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局作者成就奖，2009，2011，2013
- 美国密苏里大学G. Ellsworth Huggins fellowship, 2003-2008
- 美国密苏里大学Dan McMillen-Stephan Eisner scholarship, 2007
- 北京地区高等学校优秀毕业生, 2000
- 北京大学优秀毕业生, 2000
- 北京大学三好学生，1998-1999
- 北京大学学习优秀奖，1996-1997，1997-1998，2001-2002
- 北京大学光华奖学金，1996-1997

兼职及会员：
- 中国力学学会第十届地球动力学专业委员会主任委员
- 中国科学院第四届青联委员
- 中国地球物理学会会员
- 中国地震学会会员
- 美国地球物理学会会员(AGU)
- 美国勘探地球物理学会会员(SEG)
- 美国石油地质学会会员(AAPG)

胡才博老师

2015.12-至今 中国科学院计算地球动力学重点实验室，中国科学院大学地球与行星科学学院，副教授，硕士导师
2013.3-2015.12 中国科学院计算地球动力学重点实验室，中国科学院大学地球科学学院，讲师
2016.8-2016.9 台湾中央研究院地球科学研究所，访问学者
2015.8-2015.9 台湾中央研究院地球科学研究所，访问学者
2011.9-2012.9 美国肯塔基大学肯塔基调查局，地球与环境科学系，博士后
2010.1-2010.6美国密苏里大学哥伦比亚分校地质学系，访问学者
2009.7-2011.8北京大学地质学系，博士后

教育背景
2009.7北京大学地球物理学系，博士学位
2003.7中国地质大学（武汉）地球物理学系，学士学位

研究方向
地震数值模拟，地震危险性分析，地应力场演化，地壳变形，地震破裂过程，强地面运动，有限元程序开发