1. 程式人生 > 實用技巧 >關於張量的理解,以及其與向量的區別

關於張量的理解,以及其與向量的區別

  1. n階張量可以理解為 n ∗ n n*n nn的矩陣,就像n維向量可以理解為 n ∗ 1 n*1 n1的矩陣一樣。

  2. 因為 n ∗ 1 n*1 n1的矩陣中,每個矩陣的元素代表的是隱含的基向量的長度,對於基向量的方向,我們是預設的一種表示方法,所以這些基向量線性組合在一起就構成了n維向量。

  3. 同理, n ∗ n n*n nn的矩陣中,每個元素都隱含著基向量的長度,對於基向量的方向,我們是預設的一種表示方法,但值得注意的是,這裡的基向量是一種組合式的基向量,而不是n維向量中的那種單一式的基向量,而長度也只是其中某一個向量的長度

舉個例子:二階張量可以用在平面分析物體受到的應力情況來理解。

[ σ x x τ x y τ y x σ y y ] \left[ \begin{matrix} \sigma _{xx}& \tau _{xy}\\ \tau _{yx}& \sigma _{yy}\\ \end{matrix} \right] [σxxτyxτxyσyy]
其中 σ x x \sigma _{xx} σxx代表法向量為x軸方向的平面上受到的沿x軸方向的應力大小,這稱之為正應力,顯然這個量的基向量是兩個指向x方向的向量構成,如下所示
在這裡插入圖片描述

但是材料力學中喜歡只寫一個向量記號,即:

在這裡插入圖片描述

其中 τ x y \tau _{xy} τxy代表法向量為x軸方向的平面

上受到的沿y軸方向的應力大小,這稱之為切應力,顯然這個量的基向量是一個指向x方向的向量與一個指向y方向的向量構成,如下所示
在這裡插入圖片描述

但是材料力學中喜歡只寫一個向量記號,即:
在這裡插入圖片描述

注意平面法向量和力向量,這兩個向量並不能疊加,因為代表的東西不同,一個代表力的方向,一個代表平面的方向。而矩陣中的元素都指的是力的大小,即力向量的長度,也就是之前所說的一個向量的長度。

同理:

其中 σ y y \sigma _{yy} σyy代表法向量為y軸方向的平面上受到的沿y軸方向的應力大小,這稱之為正應力,顯然這個量的基向量是兩個指向y方向的向量構成,如下所示
在這裡插入圖片描述
但是材料力學中喜歡只寫一個向量記號,即:
在這裡插入圖片描述

其中 τ y x \tau _{yx}

τyx代表法向量為y軸方向的平面上受到的沿x軸方向的應力大小,這稱之為切應力,顯然這個量的基向量是一個指向y方向的向量與一個指向x方向的向量構成,如下所示
在這裡插入圖片描述
但是材料力學中喜歡只寫一個向量記號,即:
在這裡插入圖片描述

同理這兩個向量並不能疊加。

那麼三階張量就是一個3*3的矩陣了,而這個矩陣的含義則可以用空間物體的應力分佈情況來理解,每個矩陣元素背後隱含的基向量是三個向量組成的,一個表示平面的方向,另外兩個表示這個平面上的受力。這裡就不一一贅述了。