Главная > Теория и задачи механики сплошных сред
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

1.13. Законы преобразования декартовых тензоров. Дельта Кронекера. Условия ортогональности

Пусть — две ортогональные декартовы системы координат с общим началом в произвольной точке О (рис. 1.9). Можно считать, что система со штрихами получена из системы без штрихов поворотом осей около начала координат или отражением осей относительно одной из координатных плоскостей, или, может быть, комбинацией того и другого. Если символом а? обозначен косинус угла между осью системы со штрихами и осью системы без штрихов, т. е. то ориентацию какой-либо оси каждой системы относительно другой системы удобно" задавать таблицей

(см. скан)

или же тензором преобразования

Из такого определения следует, что единичный вектор оси в соответствии с формулой (1.48) и соглашением о суммировании представляется выражением

Ясно, что, обобщая это равенство, любой базисный вектор можно записать в виде

Рис. 1.9.

Произвольный вектор изображенный на рис. 1.9, можно выразить через его компоненты в системе без штрихов:

и в системе со штрихами:

Заменяя в сумме (1.91) эквивалентным выражением (1.89), получаем

Сравнивая формулы (1.92) и (1.90), обнаруживаем, что компоненты вектора в исходной и преобразованнол системах связаны соотношением

Это равенство дает закон преобразования декартовых тензоров первого ранга. Как видно, он является частным случаем общих законов преобразования тензоров первого ранга, которые были представлены формулами (1.80) и (1.77). Меняя ролями в предыдущих рассуждениях базисные векторы со штрихами и без штрихов, получаем соотношение, обратное (1.93):

Нужно заметить, что в формуле (1.93) свободным был второй индекс, а в выражении (1.94) свободный индекс является первым.

Выбрав надлежащим образом немые индексы и объединив (1.93) и (1.94), можно написать

Так как вектор является произвольным, то это уравнение должно сводиться к тождеству Поэтому коэффициент щсикъ значение которого зависит от индексов должен равняться либо 1, либо в зависимости от того, одинаковые или различные численные значения принимают Для представления величин такого типа, как можно пользоваться дельтой Кронекера, которая определяется следующим образом:

С помощью дельты Кронекера условия, которым должны удовлетворять коэффициенты уравнения (1.95), можно записать следующим образом:

В развернутом виде соотношение (1.97) состоитлз девяти равенств, которые называются условиями ортогональности, или ортонормированности. Это условий, наложенные на направляющие косинусы соотношения (1.93) и (1.94) можно скомбинировать иначе и получить равенство что дает другую форму условий ортогональности:

Линейные преобразования типа (1.93) или (1.94), коэффициенты которых удовлетворяют условиям ортогональности (1.97) или (1.98), называются ортогональными преобразованиями. Поворот осей координат и отражение их относительно какой-либо координатной плоскости являются ортогональными преобразованиями.

Дельту Кронекера иногда называют оператором замены, потому что она дает, например, следующие преобразования:

или

В силу этого свойства ясно, что дельта Кронекера является аналогом в индексных обозначениях единичного тензора второго ранга I, определенного формулой (1.54).

В соответствии с правилом преобразования векторов (1.94) диада в системе координат со штрихами имеет компоненты

Естественным обобщением формулы (1.101) будет правило преобразования любого декартова тензора второго ранга

Используя условия ортогональности, легко найдем соотношение, обратное (1.102) и дающее правило перехода от компонент в системе со штрихами к компонентам в системе без штрихов. Оно выражается формулой

Законы преобразования декартовых тензоров первого и второго рангов обобщаются для декартовых тензоров ранга

1
Оглавление
email@scask.ru