1.什么是张量?

定义:满足某种坐标转换关系的有序数组成的集合称之为张量。

太抽象了不懂,没关系,这里也不涉及复杂的张量知识,了解即可。只需要知道下面几点就可以了。

零阶张量(标量):如密度,温度,压力等;

一阶张量(矢量):如速度,位移,加速度等;

二阶张量:如应力、应变等;

四阶张量:弹性刚度等;

张量的计算比较复杂,为了简化张量计算,需要将张量矩阵化。Voigt标记法和Mandel标记法就是两种张量矩阵化方法,主要在连续介质力学中应用。

2. Voigt notation

广义胡克定律

张量表示法:Voigt notation(Voigt标记法)和 Mandel notation(Mandel标记法)Voigt notation(Voigt标记法)和 Mandel notation(Mandel标记法)Voigt notation(Voigt标记法)和 Mandel notation(Mandel标记法)Voigt notation(Voigt标记法)和 Mandel notation(Mandel标记法)分别是应力张量、弹性刚度张量、应变张量。

指标表示法:Voigt notation(Voigt标记法)和 Mandel notation(Mandel标记法)

应力应变张量的Voigt矩阵表示为:

Voigt notation(Voigt标记法)和 Mandel notation(Mandel标记法),              Voigt notation(Voigt标记法)和 Mandel notation(Mandel标记法)

从张量到矩阵的指标转换对应规则如下

Voigt notation(Voigt标记法)和 Mandel notation(Mandel标记法)

所以广义胡克定律的矩阵表达如下:

Voigt notation(Voigt标记法)和 Mandel notation(Mandel标记法)

 采用Voigt标记法弹性刚度张量分量进一步表示为:

                                         Voigt notation(Voigt标记法)和 Mandel notation(Mandel标记法)

 3. Mandel notation

应力应变Mandel矩阵表示为

Voigt notation(Voigt标记法)和 Mandel notation(Mandel标记法),   Voigt notation(Voigt标记法)和 Mandel notation(Mandel标记法)

所以广义胡克定律的矩阵表达如下:

Voigt notation(Voigt标记法)和 Mandel notation(Mandel标记法)

弹性刚度张量的Mandel表示如下:

                                 Voigt notation(Voigt标记法)和 Mandel notation(Mandel标记法)

 参考文献:

1.Notes on Continuum Mechanics by Eduardo W. V. Chaves 

2.https://en.wikipedia.org/wiki/Voigt_notation#Mandel_notation

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