Beginning with Cosserat theory in the early 20th century, there have been several different formulations for size-dependent elastic response. In this paper, we concentrate on the application of classical Cauchy theory and the recent parsimonious consistent couple stress theory to model a homogeneous linear elastic solid, exemplified by a pure single crystal with cubic structure. The focus is on an examination of elastodynamic response based upon wave velocities from ultrasonic excitation and phonon dispersion curves, along with adiabatic bulk moduli measurements. In particular, we consider in detail elastic parameter estimation within classical elasticity and consistent couple stress theory for four different cubic single crystals (NaCl, KCl, Cu, CuZn). The classical theory requires the estimation of three independent material parameters, while only one additional parameter relating skew-symmetric mean curvature to skew-symmetric couple-stress is needed for the size-dependent consistent couple stress theory. This additional parameter can be defined for cubic crystals in terms of a material length scale, which is found to be on the order of tens of microns for the four materials studied here. Furthermore, a detailed statistical investigation provides strong to very strong evidence that couple stress theory is superior to classical Cauchy elasticity for representing the wave velocities and adiabatic bulk moduli for all four single crystals.
翻译:从20世纪初的科沙拉理论开始,对于依赖大小的弹性反应有几种不同的配方。在本文中,我们集中研究古典卡毛理论和最近令人厌恶的一致的对夫妇压力理论的应用,以模拟同质线状弹性固体,用纯的单一晶体和立体结构来示范。重点是根据超声振动和相位分散曲线的波动速度,以及异性散变体压强测量法,对埃利斯动力反应进行检查。特别是,我们考虑对四种不同的立方单晶体(纳科尔、KCl、库、库兹恩)应用古典的弹性参数和一致的对夫妇压力理论。古典理论需要估计三个独立的物质参数,而对于依赖大小的一致组合压力理论,只需要一个额外的参数。对于以物质长度大小为基准的立晶体参数,可以按物质长度大小来界定。对于四种不同的单立体晶体压力理论来说,需要有一个非常强的精确的精确度估计值,这里要研究的是,一个最高级的、最高级的、最高级的、最高级的理论,是用来研究的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最高级的、最有的、最有的、最有的、最具有的、最有的、最具有的、最有的、最具有的、最具有的、最具有的、最具有的、最具有的、最具有的、最具有的、最具有的、最具有的、最具有的、最具有的、最有的、最具有的、最具有的、最具有的、最具有的、最具有的、最具有的、最具有的、最有的、最具有的、最具有的、最具有的、最高级的、最有的、最具有的、最具有的、最具有的、最具有的、最具有的