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AI 摘要
第一章 弹性动力学基本定理
1 预备知识
概念 | 定义 | 特点 | 数学表示 | 坐标变换 | 例子 |
标量 | 只有大小,没有方向的物理量。 | 唯一确定,与坐标系无关。 | (例如: ) | 不变 | 温度 (25°C), 质量 (150 克), 时间 (2 小时) |
矢量 | 既有大小又有方向的物理量。 | 需要大小和方向来确定,分量随坐标系变化,但矢量本身不变。 |
(其中 是旋转矩阵) | 速度 (60 km/h 向东), 力 (10 牛顿向上), 位移 (A 点到 B 点) | |
张量 | 矢量概念的推广,可以描述更复杂的物理量和多方向的关系。 | 分量随坐标系变化,但张量本身代表的物理量不变。满足特定的坐标变换规则。 |
(例如: ) |
(二阶张量变换) | 应力张量, 惯性张量, 电磁场张量 |
基矢量 | 用于构成矢量空间的一组线性无关的矢量。 | 矢量空间中的任何矢量都可以表示为基矢量的线性组合。通常是单位矢量。 | 或 | 坐标变换会导致基矢量的变换,例如: | 笛卡尔坐标系中的单位矢量 |
并矢基 | 由基矢量的张量积构成的集合,用于表示二阶张量。 | 任何二阶张量都可以表示为并矢基的线性组合。 |
(例如: ) | 并矢基的变换取决于基矢量的变换规则。 | 用于表示应力张量, 惯性张量 |
1.1 基础知识
- Einstein求和约定
同一项中,若有两个指标相同,表示从1到3的求和,该指标成为哑指标(dumb求和)。
而自由指标则必须整体换名。
- Kronecker Sybol
可理解为换标符号
- Levi-Citita Symbol
可理解为排列符号。
- 和 恒等式
1.2 坐标变换
旧基矢量 ,新基矢量为 ,则
1.3 矢量
矢量(Vector)的代数定义:一个有序数组 若在坐标变换下满足
1.2 坐标变换
中的式子,则称它构成一个矢量。
矢量有以下三种表示方法(可推广至张量):实体记法 | 分解式记法 | 分量记法 |
, | 即 | |
, |
1.4 张量
二阶张量(Tensor) ,其中 是并矢基。
二阶张量的代数定义:一个二阶有序数组 ,在坐标变换下满足 ,则称它构成一个二阶张量。
三阶张量
n 阶张量
类似于矢量,张量也同样一般有三种表示方法,见
1.3 矢量
中的表格。1.5 矢量和张量的运算
在进行运算时使用分解式表示方法,如 ,