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 ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
ПРИЛОЖЕНИЕА.1. Формулы из тензорного анализа.Свяжем декартовы координаты
Криволинейные координаты
имеющей обратную функцию
Согласно Эти векторы будут касательными к кривым
Тензор, обратный к
Эта зависимость однозначно определяет
Согласно
Векторы
Введем произвольную систему координат
Согласно
Каждая система чисел
называется системой координат тензора, или тензором. Общее число индексов является рангом тензора. Тензор нулевого ранга скалярный и инвариантный относительно преобразования
где
Если через
Запишем формулы, которые легко проверить:
Пусть
Тройки чисел
Это правило опускания и поднятия индексов относится ко всем тензорам, например
Пусть
следующие из Частная производная вектора базиса по
Равнозначность Согласно
Выражения
называют ковариантными производными тензоров
Рассмотрим систему функций многих переменных:
Эта система является тензорной функцией, если
Система функций
При переходе к другой системе координат
Определяя производную по
Отсюдч следует важный вывод — частная производная от тензорной функции по тензору является тензором. В частности, имеется следующий простой способ определения тензорной функции. В выделенной системе координат
В частности, такой функцией, например, является функция В системе
Видна разница между функциями А2. Формулы из теории поверхностей.Пусть
Кривые
Ковариантные векторы базиса этой системы имеют следующий
а ковариантный метрический тензор является скалярным произведением
Ковариантные векторы базиса касательны к поверхности Контравариантный метрический тензор и контравариантные векторы базиса определяются равенствами (суммирование по повторяющемуся индексу от I
Отсюда
Ортогональный к
Дифференцируя
Тензор кривизны поверхности
Зависимости Дополним двумерную систему координат
или в произвольной системе координат
Векторы базиса системы
Ограничим последующий анализ случаем
Равенство нулю Согласно
Эти символы можно определить только через
На поверхности
поскольку
Согласно (А 1.16) находим
Если принять во внимание последовательно
Следовательно, координаты вектора
Отметим, что Согласно
В последней формуле учтено
Введем двухточечную ковариантную частную производную
Подчеркнем, что
Рассмотрим две точки на с координатами
Эти произведения называют соответственно первой, второй и третьей квадратичными формами поверхности. A3. Деформации несжимаемого тела.В каждом изотропном несжимаемом теле возможны определенные деформации с высокой степенью симметрии. Приведем их здесь последовательно, сохраняя обозначения и терминологию, использованные в монографии [1]. Соответствующие группы деформаций будем относить к семействам 0, 1 и т. д. Семейство 0. Однородная деформация. В декартовых системах координат
определяют деформацию, для которой градиент деформации, тензор деформации и его инварианты соответственно равны
Тензор напряжений, соответствующий
Этот тензор тождественно удовлетворяет уравнения равновесия, если Семейство 1. Изгиб и срез параллелепипеда. Пусть
Плоскости
Здесь, используя
Для цилиндрической системы координат символы Кристоффеля соответственно равны
следующий вид:
Подставляя в эти уравнения тензоры
Семейство 2. Удлинение и срез цилиндра конечной длины. Пусть
Цилиндры
Аналогично семейству выразим
а уравнения равновесия приводятся к уравнениям
После подстановки
Семейство 3. Укорочение, изгиб, срез и кручение цилиндра конечной длины. Пусть обе системы координат
Цилиндры
Тензор напряжений определяется формулами
К рассматриваемому здесь случаю снова относятся уравнения движения
Семейство 4. Укорочение толстостенной сферы. Пусть две системы координат
Сферы
Тензор напряжений определяется по формулам
Для сферической системы координат
Поскольку часть составляющих тензора напряжений равна нулю, то уравнения равновесия приводятся к уравнениям
Согласно двум последним уравнениям
Эриксен доказал, что приведенные выше деформации являются единственными возможными во всех несжимаемых упругих материалах, такими что А4. Ограничения на функции материала.В линейной теории упругости постоянные Ляме не могут быть произвольными. Из требования, чтобы увеличению длины стержня сопутствовало положительное напряжение, а всестороннему сжатию — уменьшение объема, чтобы скорости распространения волны были положительными и т. д., возникают следующие ограничения;
В нелинейной теории упругости аналогичным ограничениям подвержены введенные выше функции материала Для нахождения ограничений на функции материала нелинейной теории упругости рассмотрим параллелепипед, ребра которого в недеформированном состоянии
Рис. 34
Рис. 35 Зафиксируем теперь все силы и подвергнем параллелепипед такой последующей однородной деформации, чтобы градиент деформации перешел в
Поскольку силы зафиксированы, то они имеют потенциал, который при деформации
Пусть
где
которое называется условием Коулмэна — Нолла и обозначается Пусть
Складывая левые и правые части
которое называется обобщенным условием Коулмэна — Нолла и обозначается символом
В изолированных точках условие
где
Тензор Возвратимся к неравенству
где, по крайней мере для одной пары чисел,
Видно, что тензор
В полученное условие вообще не входят касательные силы следующему:
Следовательно, при фиксированных
В неравенствах Для установления зависимостей, которые имеют место между условиями
где
где
а условия
поскольку условие
Здесь использована формула Перейдем теперь ко второму из основных условий, ограничивающих функции материала: к условию сильной эллиптичности, которое будем обозначать через
Необходимым и достаточным условием однозначного решения этой краевой задачи является неравенство
которое должно выполняться для любых пар векторов
Поскольку градиент
Теперь неравенство
Каждый тензор второго порядка, ранг 7 которого равен единице, может быть представлен как тензорное произведение двух векторов. Следовательно, условие
Равнозначные условия сильной эллиптичности Преобразования, представленные в формулах
для тензоров Перейдем теперь к рассмотрению ограничений на функции изотропного материала. Для такого материала тензор напряжения, соответствующий деформации
Неравенства
Неравенство
Следовательно, в однородно деформированном параллелепипеде большему из удлинений соответствует большая сила. Подставляя
Таким образом, функции материала
Круговой перестановкой индексов можно получить два последующих неравенства. Далее примем во внимание градиент деформации
где
Это тензор с рангом, равным единице. Итак, можно применить условие
Для градиентов деформации, данных выше, получаем
Это показывает, что функции материала удовлетворяют неравенству
Круговой перестановкой индексов можно получить два последующих неравенства. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ(см. скан) (см. скан) (см. скан) СПИСОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ(см. скан)
|
1 |
Оглавление
|