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目次
書摘/試閱
7.3應變張量的不變量
由于應變張量G和C都是對稱正定張量,由5.5節中推論5.4和5.5知道,張量G和C各有3個獨立不變量。而這3個獨立不變量表示的是應變張量G和C確定的變形特征,是應變張量G和C的本質屬性。
由5.5節中定理5.1知,應變張量G和C各有3個實特征值;由5.8節中推論5.19及應變張量G、C的定義式(7.34)和式(7.35)中第一式,我們還知道張量G和C的3個實特征值相同。考慮到式(7.38),我們還知道,若A的特征值為λi(i=1,2,3),則G的特征值為λ2i,而且,C的特征值也是λ2i。由5.8節中推論5.18,B的特征值也是λi。
又根據5.5節中關于推論5.5的討論,我們還知道張量G和C的不變量由它們的特征值確定。因此,張量G和c的不變量也分別相同。
按式(5.34)、式(5.59)、式(5.60)中關于張量不變量的表達式及定義,對于三維空間中一個給定的點Xi,由張量G和C可以作出以下3個不變量,即
Ii=G:U=C:U, (7.49)
I2=G2:U=G:G=C2:U=C:C, (7.50)
I3=G3:U=(G·G):G=C3:U=(C·C):C, (7.51)
式中,U為單位張量。
考慮式(5.3)和式(7.48),不難得出式(7.49)~式(7.51)中各等式。
由5.5節中推論5.3,以及式(5.103)知,式(7.49)~式(7.51)中3個不變量I1,I2、I3是相互獨立的。
由5.5節中推論5.7知,由于G、C都是正定的,G-1、C-1存在,所以除以上不變量之外,I-1有時也會用到,即
I-1=G-1:U=C-1:Uo (7.56)
由于G和C滿足Cayley-Hamilton方程,即
G3-I1G2+I*2G-I3UU=0, (7.57)
顯然,以上不變量都是張量G或C的函數,或者說這些不變量是G或C的張量函數。
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