應力偏張量的物理意義 張量初步

2021-10-13 15:49:55 字數 1349 閱讀 1041

通俗地說,張量在數學上理解為多重線性函式,在物理上可以理解為在不同座標系(參考係)下有不同表示的量。

對偶空間:設

對偶空間

也就是說,對於線性變換

求和約定

代表 ,即上下同時出現乙個指標表示對其求和。

對於向量來講,有線性變換

也就是

或者 (後文討論區別)。

雙線性型:雙重線性函式

對 和

都保持線性,即:

其中 是向量,

是實數。多重線性函式以此類推。

張量積:最簡單的想法是

,即結果是乙個分塊矩陣

下面進入正題。

實際上,雙線性型定義出了一種積,這種積是對參與運算的元素分別進行線性變換,使得它們成為同乙個向量後,再進行運算。就拿二元情況來說,有

,則 有:

對於二次型來講:

其中 我們把中間起作用的矩陣叫做張量,它的基底是

,它是乙個

階方陣。並且我們把

看作乙個一維張量(向量)的話,就把

稱為反變張量,把

稱作協變張量。n階張量實際上可以找出

個反變基,

個協變基,於是把這個張量稱作

階反變

階協變的張量(或者

權逆變

權協變

秩張量)。

所謂協變是指與變換

一致。反變(逆變)是指與變換

一致。如果是學習過場論的同學,就會知道雙線性型最中間的

其實就是

度規張量

比方說對於歐幾里得空間,有度規

,意思是:

如果在這個空間中有乙個

,那麼

有長度的平方:

。所以物理上,度規張量意味著如何測量空間中的「距離」。

張量的運算遵循著:

,其中

都是矩陣元素符號。

張量的縮並運算是指對張量

進行以下運算:令

,有 。三元情況為

。所以對

秩張量來說,進行縮並運算會得到乙個

秩的張量。而對於

階張量來說,縮並就是求跡(trace),得到的是各個特徵值的和,所以縮並的物理意義在於:得到座標系變換下的不變數。

例如:

其中 代表對某張量進行縮並運算,實際上就是將參與張量積的兩個向量分別轉置後求積。

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