Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Механика композиционных материалов

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
12.36 Mб
Скачать

Как видно из табл. 3.1, при длинах волн больших, чем 2,5 дли­ ны ячейки периодичности, явления волнового фильтра не на­ блюдается.

§ 4. Разрушение композитов

Теория разрушения материалов является одним из самых важ­ ных разделов МДТТ, хотя вряд ли самым разработанным. Су­ ществует множество физических, кинетических и феноменологиче­ ских теорий разрушения.

Выделим два феноменологических подхода к проблеме разру­ шения композитов. Первый из них основан на применении крите­ риев разрушения к анизотропной эквивалентной однородной среде^ Такой подход сродни теории эффективного модуля и довольно­ часто не дает удовлетворительных результатов. Второй подход основан на применении феноменологических критериев разруше­ ния к каждому компоненту композита в отдельности. Такой под­ ход требует знания микронапряжений, хотя бы по рассмотренной нами теории нулевого приближения.

 

Рассмотрим критерий прочности

вида

 

где

F(<7) —

тензоры ранга 2(^ + 1 ),

<7= 0,

1,..., называемые тензо­

рами прочности (по напряжениям).

 

записывать в деформа­

 

Иногда

критерий прочности удобнее

циях

 

 

 

где

G(<7> —

тензоры ранга 2 (<7+ 1 ),

<7= 0,

1,.., называемые тензора­

ми прочности (по деформациям).

Разумеется, компоненты всех тензоров прочности должны быть инвариантными относительно преобразований, описывающих не­ который класс анизотропии.

Если материал ведет себя упруго вплоть до разрушения (хруп­ кое разрушение) или рассматриваются упругопластические прос­ тые процессы, то критерии (4.1) и (4.2) эквивалентны между со­

бой.

Если известны критерии (4.1) или (4.2) для каждого компо­ нента композита, то нетрудно получить соответствующие критерии для эквивалентной анизотропной среды. Для этого достаточно в соотношении (4.1) выразить напряжения с помощью тензора кон­

центрации напряжений А(£) (4.6.61) через напряжения, вычис­

ленные по теории эффективного модуля, и результат

осредиить.

Тогда получим

 

 

(4.3>

п н +

+ n iL n W A n +

= 1 -

 

где

 

 

 

/ь?»=

(i) ^mm., и » .

_

 

/'(}L = (Fmnpqit,) Annii © 4*1<»> .

(4.4)

Аналогично, для критерия (4.2) имеем

 

(4.5)

тде

 

,(!)> .

 

g ljh — (Gmnpq (£) Bmnii Ш Bpqkl (£)) »

(4.6)

g\jklmn = {Gmnpqrs (£) Дпл* / (E) &pqbl (S) &rsmn (£)) »

 

•причем B(|) — тензор концентрации деформаций (4.6.62). Упражнение 4.1. Используя выражения тензоров концентрации

(5.2.25), (5.2.26), получить выражения (4.4) и (4.6) для слоистого •композита.

Н Е К О Т О Р Ы Е Л И Т Е Р А Т У Р Н Ы Е У К А З А Н И Я

■§ 1. Метод осреднения Н. С. Бахвалов применил к исследованию процесса распространения волн в работе [8].

§2. Рассмотрению волн в анизотропной упругой среде посвящена монография [100]. Обзор работ по динамике в теории упру­ гих и вязкоупругих композитов имеется в [96]. Метод ос­ реднения к динамической задаче теории вязкоупругости ком­ позитов применен в работе [84].

§3. Распространению волн в слоистых средах посвящены моно­

графии {14, ПО]. Явление волнового фильтра исследовалось в работах [39, 40]. Использованное в параграфе дисперсион­ ное уравнение для стержня получено в [39, ПО]. Достаточно полный обзор работ по колебаниям и волнам в слоистых ком­ позитах дан в [43].

.§ 4. Разрушению в композиционных материалах посвящена боль­ шая литература. Укажем, например, на обзоры [21, 56, 96, 97]. Критерии разрушения в анизотропных средах рассмот­ рены в [4, 62, 96]. Метод осреднения к таким критериям применен в [23].

1.

А б р а м о в и ц М.,

С т и ч а н И.

(ред.). Справочник по специальным функ­

 

циям с формулами, графиками и математическими таблицами. М.: Наука*

2.

1979.

П о б е д р я

Б. Е. К решению квазистатических задач

А л л а м М. Н. М.,

 

анизотропной вязкоупругости. — Изв. АН Арм. ССР. Механика, 1978, № 2,

 

19—27.

 

 

3.А р у т ю н я н Н. X. Теория ползучести неоднородно-стареющих тел. Пре­ принт № 170 ИМП АН СССР. М., 1981.

4. А ш к е н а з и Е. К.,

Г а н о в Э. В. Анизотропия конструкционных материа­

лов. Справочник. Л.:

Машиностроение, 1972.

5.Б а х в а л о в Н. С. Осредненные характеристики тел с периодической струк­ турой. — ДАН, 1974, 218, № 5, 1046— 1048.

6.Б а х в а л о в Н. С. Осреднение дифференциальных уравнений с частными производными с быстро осциллирующими коэффициентами. — ДАН 1975* 221, № 3, 516—519.

7.Б а х в а л о в Н. С. Осреднение нелинейных уравнений с частными произ­

водными с

быстро осциллирующими

коэффициентами. —

ДАН, 1975,

225,.

№ 2, 249—252.

 

 

 

коротких волн в.

8. Б а х в а л о в

Н. С. Осреднение процесса распространения

периодических средах. — В кн.: Теория кубатурных формул и вычислитель­

ная математика. Новосибирск; Наука,

1980, 3— 11.

 

 

9. Б е р д и ч е в с к и й

В. Л.

Пространственное осреднение периодических

структур. — ДАН

СССР,

1975, 222, № 3, 565—567.

 

 

10. Б о л о т и н

В. В., М о с к а л е н к о

В. Н. К расчету макроскопических по­

стоянных сильно

изотропных композиционных материалов. — Изв.

АН

СССР, МТТ,

1969, № 3, 106— 111.

 

 

 

И. Б о л о т и н В. В.,

Н о в и ч к о в Ю. Н. Механика многослойных конструкций.

12.

М.: Машиностроение, 1980.

 

 

Б о р з о в а Т. В. О распределении напряжений при растяжении волокнистых,

13.

пластиков. — Вести. Моек, ун-та. Сер. матем., механ., 1966, № 2, 106— 111.

Б о р з о в а

Т. В. Концентрация напряжений в армированном упругом про­

14.

странстве. — Инж. журнал, 1965, 5, 972—976.

 

Б р е х о в с к и х

Л. М. Волны в

слоистых средах. М.: Изд-во АН СССР*

15.

1957.

 

 

 

состояние дисков и

пластин. Киев: Изд-во

В а й н б е р г Д. В. Напряженное

 

АН УССР,

1952.

 

 

пластмасс. Киев: Тех-

16. В а н

Ф о

Фы Г. А. Конструкции из армированных

 

нжа,

1971.

Ф ы Г. А. Теория армированных материалов с покрытиями. Киев:

17. В а н Ф о

18.

Наукова думка,

1971.

 

механика композитных

В о л к о в

С. Д.,

С т а в р о в В. П. Статистическая

19.

материалов. Минск: Изд-во Белорусского гос. ун-та, 1978.

Г а д ж и е в М. Г. Эффективный тензор модулей упругости композиционно­

 

го материала. — Деп. в ВИНИТИ № 968—79.

 

30S

:20. Г е о г д ж а е в

В. О. Некоторые вопросы теории

упругопластической де­

 

формации анизотропных материалов. М.: Оборонгиз, 1958.

 

материалов.

.21. Г е р а к о в и ч

К. (ред.)

Неупругие

свойства

композиционных

22.

М.: Мир, 1978.

 

 

упругом равновесии

цилиндрической

неоднородной

Г о р б а ч е в

В. И. Об

 

по толщине трубы

под

действием

поверхностных

нагрузок

и

перемеще­

23.

ний. — Проблемы прочности, 1979, № 5, 79—83.

критериях

разрушения

Г о р б а ч е в

В. И.,

П о б е д р я Б. Е. О некоторых

24.

композитов. — Изв. АН Арм. ССР. Механика, 1984, № 5.

 

неоднород­

Г о р б а ч е в

В. И.,

П о б е д р я Б. Е. Об упругом

равновесии

25.

ных полос. — Изв. АН СССР, МТТ,

1979, № 5, 1Г1— 118.

 

 

пластины

Гр и гол ю к Э. И.,

Ф ил ь ш т и н е к и й Л. А. Перфорированные

26.

и оболочки. М.: Наука, 1970.

физических полей. — ДАН,

1980, 254,

Г р и г о р я н

С.

С.

Об

осреднении

27.

№ 4, 846—850.

В. В. О

плоской деформации

цилиндрической

 

ортотропнон

Д о р о г и н и н

 

 

трубы. — Изв. Арм. ССР. Механика, 1980, 33, № 4, 77—79.

 

 

 

28.

Д о р о г и н и н

В. В. О

плоской деформации вязкоупругой слоистой тру­

 

бы. — Механика композитных материалов, 1983, №.1, 165— 167.

 

 

29.Д ю в о Ж- Функциональный анализ и механика сплошной среды. — В кн.: Теоретическая и прикладная механика. М.: Мир, 1979, 323—345.

30.

Е д а к о в

А. В. Численное решение задач о

равновесии слоистого упругого

31.

параллелепипеда. — Деп. в ВИНИТИ № 3637—82.

Ж и г у н

И. Г.,

П о л я к о в В. А. Свойства

пространственно-армированных

 

пластиков. Рига:

Зинатне, 1978.

 

32.И в а н о в С. Г. Расчет структурных напряжений в некоторых полимерных композитах с регулярной структурой. — В кн.: Теория механической пе­ реработки полимерных материалов. Пермь, 1980, с. 149.

33.И л ь ю ш и н А. А. Пластичность. М.: Гостехиздат, 1948.

34. И л ь ю ш и н

А. А. Пластичность (основы

общей математической теории).

 

М.: Изд-во АН СССР, 1963.

 

 

 

 

 

 

35.

И л ь ю ш и н

А. А. Механика

сплошной среды/2-е

изд. М.: Изд-во

Моек,

36.

ун-та, 1978.

А. А.,

Л е н с к и й

В. С. Сопротивление материалов. М.: Физ-

И л ь ю ш и н

37.

матгиз, 1959.

А. А.,

Л о м а к и н

В. А., Ш м а к о в

А. П. Задачи и упраж­

И л ь ю ш и н

 

нения по

механике

сплошной

 

среды/2-е

изд. М.:

Изд-во Моек.

ун-та,

 

1979.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

38.

И л ь ю ш и н

А. А.,

П о б е д р я

Б. Е. Основы математической теории тер­

39.

мовязкоупругости. М.: Наука,

1970.

 

 

одномерной

И л ь ю ш и н а Е. А. Вариант

моментной теории упругости для

 

сплошной

среды неоднородной

периодической структуры. —

ПММ,

1972,

 

36, № 6,

1086— 1093.

 

 

 

 

 

 

 

40.И л ь ю ш и н а Е. А. Колебания кусочно однородной упругой среды с плоско­ параллельными границами раздела. — Механика полимеров, 1976, № 4,

-41.

687—692.

Л. В., К р ы л о в В. И. Приближенные методы

высшего

К а н т о р о в и ч

42.

анализа. 5-е изд. М.—Л.: Физматгиз, 1962.

соотно­

К а р а л ю н а с

Р. И. К определению эффективных определяющих

 

шений физически нелинейных композитов. — Вести. Моек, ун-та. Сер. ма-

43.

тем., механ., 1984, № 2.

— Деп.

К а р и м о в А. М. Колебани

 

в ВИНИТИ, Ns 469—83.

 

44.

К а р н а у х о в

В. Г. Связанные задачи термовязкоупругости. Киев: Науко-

 

ва думка, 1982.

 

 

45.К л ю ш н и к о в В. Д. Математическая теория пластичности. М.: Изд-во Моек, ун-та, 1979.

46.К о л ч и н Г. Б., Ф а в е р м а н Э. А. Теория упругости неоднородных тел. Библиографический указатель отечественной и иностранной литературы. Ки­ шинев: Штиинца, 1972.

47. К о л ч и н

Г. Б., Ф а в е р м а н Э. А. Теория упругости неоднородных

тел.

Библиографический указатель отечественной и иностранной литературы

за

1970— 1973

гг. Кишинев: Штиинца,

1977.

 

48. К о л ч и н

Г. Б. Плоские задачи

теории упругости неоднородных тел. Ки­

шинев: Штиинца, 1977.

49.К о р о л е в В. И. Слоистые анизотропные пластинки и оболочки из арми­ рованных пластмасс. М.: Машиностроение, 1965.

50.

К р и с т е н с е н

Р. Введение в

механику композитов. М.: Мир,

1982.

51.

Л а в р е н т ь е в

М. А., Ш а б а т

Б. В. Методы теории функций

комплекс­

52.

ного переменного / 4-е изд. М.: Наука,

1973.

задач тео­

Л а м з ю к В. Д., П р и в а р н и к о в

А. К. Решение граничных

 

рии упругости для многослойных оснований, вып. 1, 2. Днепропетровск:

 

Изд-во Днепропетровского гос. ун-та,

1978.

 

53.Л е в и н В. М. О коэффициентах температурного расширения неоднородных материалов. — Инж. журнал, 1967, № 1, 88—94.

54. Л е х н и ц к и й

С.

•Г., Анизотропные пластинки. М.:

Гостехиздат,

1957.

55.

Л е х н и ц к и й

С.

Г. Теория упругости анизотропного тела. М.:

Гостехиз­

56.

дат, 1950.

Г. (ред.) Разрушение,

т. 7; ч. 1, 2. М.: Мир, 1976.

 

Л и б о в и ц

 

57.

Л и в ш и ц

И. М.,

Р о з е н ц в е й г

Л. Н. К теории

упругих свойств поли­

 

кристаллов. — ЖЭТФ, 1946, 16, № 11, 967—980.

твердых деформируе­

58., Л о м а к и н

В. А. Статистические

задачи механики

 

мых тел. М.: Наука, 1970.

 

 

 

59.Л о м а к и н В. А. Теория упругости неоднородных тел. М.: Изд-во Моек, ун-та, 1976.

60. Л о м а к и н

В. А., К о л т у н о в

М. А. Действие армирующих элементов

при растяжении на деформацию и прочность стеклопластиков. — Механика

полимеров, 1965, № 2, 104— 113.

 

 

61. Л я в А. Математическая теория упругости. М.—Л.: ОНТИ, 1935.

62. М а л м е й с т е р А. К., Т а м у ж

В. П., Т е т е р е Г. А. Сопротивление по­

лимерных и

композитных материалов / 3-е изд. Рига: Зинатне, 1980.

63. М а н с у р о в

Р. М. Об упругопластическом поведении анизотропных сред.—

В кн.: Упругость и неупругость, вып. 1. М.: Изд-во Моек, ун-та, 1971, 163—

171.

Ю. М. (ред.) Физические и механические свойства стеклопла­

64. М о л ч а н о в

стиков. Справочное пособие. Рига: Зинатне, 1969.

65. М о л ь к о в В. А., П о б е д р я Б. Е.

Эффективные модули упругости одно­

направленного волокнистого композита. — ДАН СССР, 1984, 275, № 3.

66. М о с к в и т и н В. В. Сопротивление

вязкоупругих материалов. М.: Наука,

 

1972.

 

 

Н. И. Некоторые основные задачи математической тео­

67. М у с х е л и ш в и л и

68.

рии упругости. М.: Наука, 1966.

механики гетерогенных сред. М.:

Наука,

Н и г м а т у л и н Р. И. Основы

69.

1978.

 

В. С.,

Ш а п и р о Г. С. Пространственные задачи теории упру­

Н и к и ш и н

70.

гости для многослойных сред. — Труды ВЦ АН СССР. М., 1970.

много­

Н и к и ш и н

В. С.,

Ш а п и р о

Г. С. Задачи

теории

упругости для

71.

слойных сред. М.: Наука, 1973.

 

1975.

 

 

Н о в а ц к и й

В. Теория упругости. М.: Мир,

 

 

72.

О б р а з ц о в

И. Ф.,

В а с и л ь е в В. В,. Б у н а к о в

В. А. Оптимальное ар­

 

мирование оболочек вращения из композиционных материалов. М.: Маши­

 

ностроение,

1977.

 

 

 

 

 

73.

О м а р о в

С. Е. К

определению микронапряжений в слоистых композитах

с вязкоупругими компонентами. — Деп. в ВИНИТИ № 4815—83.

74.П а н а с е н к о Г. П. Асимптотики высших порядков решений задач о кон­ такте периодических структур. — Матем. сборник, 1979, ПО, № 4, 505 538.

75. П е т р и ш и н В.

И.,

П р и в а р н и к о в А. К. Основные граничные задачи

теории упругости

для

многослойных оснований. — Прикладная механика,

1965, 1, № 4, 58—66.

76.

П л о т н и к о в М. М. К расчету

анизотропного неоднородного

цилиндра,

 

модуль упругости которого — кусочно-гладкая функция радиуса. __ Изв!

77.

вузов. Машиностроение, 1969, № 10, 25—28.

 

 

П о б е д р я Б. Е. О связанных задачах механики сплоц^ой среды.__В кн.:

78.

Упругость и неупругость, вып. 2.

М.: Изд-во Моек, ун-та, 1971, 224__253.

П о б е д р я Б. Е. Математическая

теория нелинейной вязкоупругости.

 

В кн.: Упругость и неупругость, вып. 3. М.: Изд-во Моск ун-та

1973

95—

 

173.

J

 

 

79.

П о б е д р я Б. Е. О структурной анизотропии в вязкоупруГОсти. —

Механи­

80.

ка полимеров, 1976, № 4, 622—626.

ПММ

1979

43

П о б е д р я Б. Е. Некоторые общие теоремы МДТТ.

 

№ 3, 531—541.

 

81.П о б е д р я Б. Е. Лекции по тензорному анализу/2-е иэд. м .: Изд-во Моск. ун-та, 1979.

82.

П о б е д р я Б. Е. Новая постановка задачи МДТТ в напряжениях. — ДАН

83.

СССР, 1980, 253, № 2, 295—297.

*

П о б е д р я Б. Е. Квазистатическая задача МДТТ в напряжениях> _ ПММ,

84.

1981, № 2, 205—214.

упругости и пластичности.

П о б е д р я Б. Е. Численные методы в теории

 

М.: Изд-во МГУ, 1981.

 

85.П о б е д р я Б. Е. К теории вязкоупругости структурно неоднородных сред.— ПММ, 1983, Кя 2, 216—222.

86.П о б е д р я Б. Е. Об упругих композитах. — Механика композитных ма­

териалов, 1983, №

1, 133— 139.

 

анизотропных

87. П о б е д р я

Б.

Е.

Деформационная теория

 

сред. — ПММ, 1984, 48, Кя 1, 29—37.

 

упругих ком­

88. П о б е д р я

Б. Е.,

Г о р б а ч е в В. И. О статических задачах

позитов. — Вести. Моск. ун-та. Сер. матем., механ., 1977,

5, 101— 110.

89. П о б е д р я

Б. Е., Х о л м а т о в Т. Деформирование слоистых композитов.—

Механика композитных материалов, 1981, № 5, 775—778.

равновесии уп­

90. П о б е д р я Б. Е.,

Ш е ш е н и н С. В. Некоторые задачи о

ругого параллелепипеда. — Изв. АН СССР, МТТ, 1981, №

 

74—86.

91. Р а б и н о в и ч

А. Л. Введение в механику армированных

полимеров. М.:

Наука, 1970.

 

 

 

 

 

92.Р а б о т н о в Ю. Н. Элементы наследственной механики твердых тел. М.: Наука, 1977.

93.Р а б о т н о в Ю. Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука,

94.

1979.

 

 

 

Р. М. К вопросу

о построении решения

трехмерной задачи

Р а п п о п о р т

 

теории упругости для многослойного полупространства в перемещениях. —

95.

Изв. ВНИИ гидротехники,

1966, 81, 149— 154.

 

 

 

С е д о в

 

Л. И. Механика

сплошных сред, т. 1, 2, 3-е изд. М.: Наука, 1976.

96.

С е н д е ц к и

Дж.

(ред.). Механика композиционных

материалов. М.: Мир,

97.

1978.

 

 

 

 

 

Ю.

М., С к у д р а А. М. Конституционная прочность

Т а р н о п о л ь с к и й

98.

и деформативность стеклопластиков. Рига: Зинатне, 1966.

 

Т и м о ш е н к о

С. П.,

Г у д ь е р

Дж. Теория упругости/ 2-е изд. М.: Нау­

99.

ка, 1979.

 

В. К. Общая

постановка задачи об определении напряженно-

Т р и н ч е р

 

деформированного состояния растущего тела н некоторые примеры. — Изв.

100.

АН СССР, МТТ, 1983, № 6, 560—563.

 

 

 

 

Ф е д о р о в

Ф. И. Теория

упругих волн в кристаллах. М.: Наука, 1965, 386.

101.

Фи н к

К.,

P o p б ах

X.

Измерение

напряжений

и

деформаций.

М.:

102.

ГНТИМЛ, 1961.

 

свойства составных

сред: некоторые теоретические

прин­

Х и л л

Р. Упругие

103.

ципы. — Механика

(сб. переводов)» 1964, 87, № 5, 127— 143.

 

Х о р о ш у н

Л. П.

К теории изотропного деформирования. — Прикладная

104.

механика,

1966, 2,

№ 2, 14— 19.

 

композиционные материалы под дей­

Ч ж е н ь

( Che n С. Н.). Волокнистые

 

ствием продольного сдвига. — Прикладная механика (Труды американского

 

общества

инженеров-механиков,

пер. с

англ.), 1970,

1, 209—211.

 

105. Ш е р м е г о р

Т. Д. Теория упругости микронеоднородных сред. М.: Наука,

 

1977.

 

 

106.

Ш а п и р о Г. С. Напряженное состояние бесконечной

цилиндрической обо­

 

лочки и неограниченной толстой плиты. — ДАН СССР,

1942, 27, № 9, 288—

107.

290.

Ю. А. Матричные алгоритмы в теории упругости неоднород­

Ш е в л я к о в

108.

ных сред. Киев—Одесса: Вища школа, 1977.

 

Ш е ш е н и н

С. В. Осредненные модули одного композита. — Вести. Моек,

109.

ун-та. Сер. матем., механ., 1980, № 6, 79—83.

 

Ш е т е н и я

С. В. Численное решение некоторых пространственных задач

 

теории упругости. — Автореф. канд. дис. М.: МГУ, 1980.

110.Ш у л ь г а Н. А. Основы механики слоистых сред периодической структуры. Киев: Наукова думка, 1981.

111.

Э ш е л б и

Дж. Континуальная теория

дислокаций.

М.: ИЛ, 1963.

 

112.

G r o s s В. Mathematical Structure

of

the

Theories

of

Viscoelasticity. Paris,

113.

1953.

Z., S h t r i k m a n

S. On

some

variational

principles in

anisotro­

Ha s h i n

 

pic and nonhomogeneous elasticity. —

J. Mech. Phys. Solids, 1962,

10, N 4,

114.

335—342.

P. On the constitutive law of Boltzmann—Volterra. — Rev. Roum.

M a z i l u

 

Math. Pures et Appl., 1973, XVIII, N 7, 1067-1069.

 

Ха Ть е н

Нг о а н .

115. Ж и ко в

В. В., К о з л о в

С. М., О л е й н и к О. А.,

 

Усреднение и G-сходимость дифференциальных операторов. — УМН, 1979,

116.

34, № 5, 65— 133.

 

 

Па н ас е н ко

Г. П. Асимптотическое

О л е й н и к О. А., И о с и ф ь я н Г. А.,

 

разложение решений системы теории упругости в перфорированных обла­

117.

стях. — Матем. сб., 1983, 120, № 1, 22—41.

 

 

 

О л е й н и к О. А., И о с и ф ь я н Г. А.,

Ш а м а е в А. С. О сходимости энер­

 

гии, тензоров напряжений и частот собственных колебаний в задачах

 

усреднения, возникающих в теории упругости. — ДАН, 1984.

 

Сведения из тензорного исчисления

1. Вектор а в прямоугольной декартовой системе координат трехмерного евклидового пространства разлагается по трем векто­

рам ei ортонормированного базиса

а = W t = а хех + а2е2 + а3е3,

а л )

причем по повторяющемуся индексу, обозначаемому малой латин­ ской буквой, происходит суммирование от 1 до 3, по повторяющемуся индексу, обозначаемому большой латинской буквой, — от 1 до 2. По индексу, обозначаемому греческой буквой, даже повторяюще­ муся, суммирования нет.

Поэтому

а = а\в[ = а& + а2е2, ааеа = а2е2 при а = 2.

(1.2)

Вводим три типа умножения векторов, а) Скалярное:

a-b = alei bjej = а^е,- -е;- =

= а ^ ,

(1.3)

где бif — символы Кронекера,

( 1 . 4 )

б) векторное:

a x b = atei х Ь^е,- =

х ef =

( 1 . 5 )

где €цн — символы Леви— Чивиты:

+ 1,

если

все индексы различны и образуют

 

 

четную подстановку,

 

eijk= — 1,

если

все индексы различны и образуют

(1.6)

 

нечетную подстановку,

 

О,

если хотя бы два индекса одинаков#

 

для двумерных задач встречается двухиндексный символ Леви— Чивиты:

 

ёи = —ёл, ei2=l,

(1.7)

в)

тензорное:

 

 

а ® Ь = а& ® Ьр, = afifr ® ~eh

(1.8)

вде ®

— символ тензорного умножения, причем

«диаду»

можно рассматривать как формальную совокупность векторов Эту диаду можно выбрать в качестве базиса для тензоров вто­

рого ранга а, которые будем всюду считать симметричными:

а = atfii 0 ey = ajiet ® в,.

(1.9)

Операцию частного дифференцирования обозначим запятой:

J E L s a a t . ^ d j O , .

(1.10)

a x j

 

Для тензоров второго ранга также вводятся три вида умноже­

ния а, б, в, причем

если стоит один индекс умножения, например

“ •Ь — a t f i t <g>ej

bkfik ® е , = ацЬ/Jt ® ~efi,k= anbiie'i ®

(1.11)

то это означает, что в умножении участвуют второй вектор диады первого тензора а и первый вектор диады второго тензора Ь.

Если же между тензорами а и b стоят два символа умноже­

ния (в столбик), то верхний символ означает умножение, опи­ санное в предыдущем абзаце, а нижний символ — что умножа­ етсясоответствующим образом первый вектордиады первого тензора а и второй вектор диады второго тензора Ь. Например,

a: bj=

®

6У: bkLek <g>eL=

ап Ьк1{е£

ek) {ei е,) =

 

=

a i j bk lb jk b l l =

= a i j b i p

(1-12)

a x b =

a^e] ® 7j x bklek <&el = al}bhl (e,

ek) {e£ x

et) =

 

 

= в /А А А . А

= anbneiJn-

(1л3)

Тензор второго ранга, у которого компоненты — символы Кроне-

кера (1.4), называется единичным тензором второгоранга

Н

/= в * Я ® 7 / .

(1л4)

Введем вектор-оператор дифференцирования V , компонентами которого являются символы дифференцирования по соответствую­

щим координатам

у Е е Д .

(1.15)

Умножение определенного вида этого вектора на вектор или тен­ зор имеет свое собственное название и обозначение,

а) Скалярное умножение

у •а = dlai = cii'L = div а

(1.16)

называется дивергенцией вектора а. Если же такому умножению подвергается тензор, то символ дивергенции пишется с большой буквы:

У . b = eidl bikei (g)ek = bik,iek =

== Div Ь,

(1.17)

б) Векторное умножение

V X а = efit х ауе/ =

х ei = aItieljkek = rot а

(1.18)

называется ротором вектора а. Если у умножается векторно на тензор Ь, то символ ротора пишется с большой буквы:

V X Ь = еД- X b j^ j® = Ь,кле1^ п<^1~ек = Ш Ь .

(1.19)

в) Тензорное умножение

V 0 а =

0 a ie i = а 1Л e i 0 е/ = G ra(i а

(1 .2 0 )

называется градиентом вектора а. Если вектор V умножается тензорно на скаляр <р, то символ градиента пишется с малой буквы:

У ® ф = е Д ® ф = ф.£е, = grad ф.

(1.21)

Отметим еще часто употребляемые дифференциальные опера­ торы:

Def а =

(у 0 а +

а 0 у) =

(«£./ + alfi)7t® 7jt

(1.22)

 

Ink а =

Gtpfitmrfnjutft 0 et.

(1.23)

Всякий симметричный тензор второго ранга а однозначно разла-

о

__

'

гается на шаровую а и девиаторную а части:

а = — а1 +

а = абц 4 flfij ££® б/,

(1.24)

3 ~

~

 

о

где а — след матрицы а:

а = tr а = a£t-.

(1.25)