1.4. Формулы Френе
Изучение деформирования стержней, как правило, сводится к изучению деформации кривой
связанной со стержнем. Определение деформации кривой
в свою очередь сводится к
установлению ее уравнения в деформированном состоянии, задаваемого равенством
где
-вектор перемещений точки на
Для этого вектора в теории деформаций стержней используют, как правило, одно из двух разложений
Входящие в (1.12) векторы
в общем случае являются переменными величинами. Поэтому дифференцирование любого вектора, представленного в виде разложения (1.12), сводится к дифференцированию векторов
по выбранному параметру
Такое дифференцирование по естественному параметру
выполняется по формулам Френе
Входящие сюда два скаляра
являющиеся инвариантами в силу инвариантности формул Френе, называются кривизной
и кручением
кривой
Для их вычисления служат инвариантные формулы
Если обе части формул (1.13) умножить на
то в силу равенств
приходим к интересующим нас формулам дифференцирования главных векторов кривой по произвольному параметру
Использование этих формул при дифференцировании векторов, представленных разложениями вида (1.12), приводит к появлению в кинематических и статических соотношениях теории стержней членов, содержащих величины
Определение этих величин в теории стержней произвольного вида выделяется как предварительная геометрическая задача, которая включает также и задачу построения или аппроксимации кривых. Для решения последней вектор-функция
может быть задана относительно декартовой системы координат.