理论地震学 —— 学习笔记
2025-5-27
| 2025-6-27
字数 395阅读时长 1 分钟
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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。
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

  1. Einstein求和约定
    1. 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。
  1. Kronecker Sybol
    1. 可理解为换标符号
  1. Levi-Citita Symbol
    1. 可理解为排列符号。
  1. 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

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
 
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