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* * 第一组:以张量的三个主值为不变量。例如B1、 B1、B1。 第二组: * * 第三组:以特征方程的三个系数作为不变量 其中I1、I1和I1称为 的主不变量,并分别称为一次、二次和三次不变量。有时,为了区别,记为 、 和 。 * * 对于偏张量有类似的结果,只不过偏张量的迹为零。因此上式变为 注意到 * * 可以求出 据 ,得 * * 2.7 Cayley-Hamilton定理 ?张量本身满足它特征方程。例如,对于三维空间内的张量 它必须满足下列C-H方程。 其中的系数由上节有关式子确定。(证略) * * C-H定理最深刻地反映了二阶张量的内在结构性质。下面列举它的若干应用结果。 ①在二维空间, 满足C-H方程 式中 (a) * * 若 可逆,则以 乘(a)式,可以求出 的逆 若 可逆,则其逆为 * * ②在三维空间, 满足C-H方程 其中 ,另外对上式求迹,并根据下式消去 及I1, 可得 * * 实际上,在n维空间内,二阶张量 的主不变量和幂迹数之间有如下的逆推关系: 例如,三维空间(n=3),m=3时, m=2时, * * ?以张量为自变量的函数。又可分两大类: 标量值张量函数?其值为标量。记为 。 张量值张量函数?其值为张量。记为 。 下面只讨论自变量及函数均为二阶张量的情况。 2.8 张量函数 * * 设 具体例子如 A. 标量值张量函数及其导数 式中I1、I2 、I3为张量的主不变量。 * * 其中 为给定的张量。 线性标量值张量函数为张量的线性组合。如 标量值张量函数的导数为二阶张量,记为 * * 求 导数的方法有两种: 直接写出 用其分量Bij表示的式子,再按通常的求导方式求导。 用内含方式一次确定 。先将函数 写成 ,于是 * * 在上式中之所以取标积,因为F和h均为标量,所以dF/dh亦为标量。另外,直接求上式的左侧,进行比较,即可得到 表达式。例如,设 ,则 式中I1、I2 、I3为张量 的主不变量。 * * 由两次导数表达式比较后,由于 为任意张量,可得 由上式可得 之逆的另一种表达式 * * 设 B. 张量值张量函数及其导数 例如 * * 式中Ck为常量或张量 的标量函数。在如上定义张量的幂级数后,便可把复变函数中定义解析函数的方法推广到张量,例如,可定义 但应注意,并不是说解析函数的各种关系都可简单地推广到张量函数,如 * * 因为,一般地 。线性张量值张量函数可以是 此处 为给定的四阶张量。或 * * 若自变量 为对称张量( ),则只有六个分量是独立的。故在求导前,可改写 张量值张量函数的导数为四阶张量 * * 根据 C. 张量的主不变量I1、I2、I3的导数 可得 由上式可得 (a) * * 已知 将式(b)、(c)代回(a),并按?的幂集项,再令两侧同次项的系数相等,可得 I1、I2 、I3为 的主不变量;因此 (a) (b) (c) * * 因为,一般地 。线性张量值张量函数可以是 此处 为给定的四阶张量。或 * * 注意到 ,故上列第三式与下式一致。 (d) * * 利用C-H定理,可以用 及 表示 ;若用 , ,……依次乘上式各项,则可进一步地用 和 表示 (n2)。由此可见,若张量值张量函数为幂级数,即 又从式(d)第三式的后一等式,可得C-H定理 则恒可简化为 的二项式。 * * 设 D. 各向同性张量函数 X和Y均可为标量、矢量或张量。若Y和X在空间作相同的刚性变换 后分别为X*和Y*, 其中
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