Formelsammlung Tensoralgebra

Diese Formelsammlung f​asst Formeln u​nd Definitionen d​er Tensoralgebra für Tensoren zweiter Stufe i​n der Kontinuumsmechanik zusammen. Es w​ird der dreidimensionale Raum zugrunde gelegt.

Allgemeines

Notation

  • Operatoren wie werden nicht kursiv geschrieben.
  • Buchstaben die als Indizes benutzt werden:
    • .
      Ausnahme:
      Die imaginäre Einheit und die #Vektorinvariante werden in Abgrenzung zu den Indizes nicht kursiv geschrieben.
  • Alle anderen Buchstaben stehen für reelle Zahlen oder komplexe Zahlen.
  • Vektoren:
    • Alle hier verwendeten Vektoren sind geometrische Vektoren im dreidimensionalen euklidischen Vektorraum .
    • Vektoren werden mit Kleinbuchstaben bezeichnet.
      Ausnahme #Dualer axialer Vektor
    • Einheitsvektoren mit Länge eins werden wie in ê mit einem Hut versehen. Die Standardbasis von ist ê1,2,3.
    • Vektoren mit unbestimmter Länge werden wie in mit einem Pfeil versehen.
    • Dreiergruppen von Vektoren wie in oder bezeichnen eine rechtshändige Basis von .
    • Gleichnamige Basisvektoren mit unterem und oberem Index sind dual zueinander, z. B. ist dual zu .
  • Tensoren zweiter Stufe werden wie in A mit fetten Großbuchstaben notiert. Die Menge aller Tensoren wird mit bezeichnet. Tensoren höherer Stufe werden mit einer hochgestellten Zahl wie in geschrieben. Tensoren vierter Stufe sind Elemente der Menge .
  • Es gilt die Einstein'sche Summenkonvention ohne Beachtung der Indexstellung.
    • Kommt in einer Formel in einem Produkt ein Index doppelt vor wie in wird über diesen Index summiert:
      .
    • Kommen mehrere Indizes doppelt vor wie in wird über diese summiert:
      .
    • Ein Index, der nur einfach vorkommt wie in , ist ein freier Index. Die Formel gilt dann für alle Werte der freien Indizes:
      .

Reservierte und besondere Symbole

FormelzeichenAbschnitt in der FormelsammlungWikipedia-Artikel
#EinheitstensorEinheitstensor
#Orthogonale Tensoren Orthogonaler Tensor
#EigenwerteEigenwertproblem
#Kronecker-DeltaKronecker-Delta
#Permutationssymbol Permutationssymbol
#Fundamentaltensor 3. Stufe Epsilon-Tensor
#Axialer Tensor oder Kreuzproduktmatrix Kreuzprodukt
#Dualer axialer Vektor Kreuzprodukt
#Vektorinvariante Vektorinvariante
Imaginäre Einheit

Zeichen für Operatoren

FormelzeichenAbschnitt in der FormelsammlungWikipedia-Artikel
Skalarprodukt von Vektoren, #Vektortransformation, #Tensorprodukt Skalarprodukt
#Kreuzprodukt eines Vektors mit einem Tensor, #Kreuzprodukt von Tensoren Kreuzprodukt
#Skalarprodukt von Tensoren Frobenius-Skalarprodukt
#Dyadisches Produkt Dyadisches Produkt
#Skalarkreuzprodukt von Tensoren
#Doppeltes Kreuzprodukt von Tensoren
#Äußeres Tensorprodukt Äußeres Tensorprodukt
#Betrag Frobeniusnorm
Betrag der Zahl x oder des Vektors , #Determinante des Tensors A Determinante

Tensorfunktionen

FormelzeichenAbschnitt in der FormelsammlungWikipedia-Artikel
#Spur Spur (Mathematik), Hauptinvariante
#Zweite Hauptinvariante Hauptinvariante
#Determinante Determinante, Hauptinvariante
sym#Symmetrischer AnteilSymmetrische Matrix
skw, skew#Schiefsymmetrischer AnteilSchiefsymmetrische Matrix
adj#AdjunkteAdjunkte
cof#KofaktorMinor (Mathematik)#Kofaktormatrix
dev#DeviatorDeviator, Spannungsdeviator
sph#KugelanteilKugeltensor

Indizes

FormelzeichenAbschnitt in der FormelsammlungWikipedia-Artikel
#Tensorkomponenten
#TranspositionTransponierte Matrix
Transpositionen von Tensoren vierter Stufe
#InverseInverse Matrix
#Transposition der #Inverse
#Symmetrischer Anteil Symmetrische Matrix
#Schiefsymmetrischer Anteil Schiefsymmetrische Matrix
#Deviator Deviator, Spannungsdeviator
#KugelanteilKugeltensor
Tensor n-ter Stufe
#Dualer axialer Vektor Kreuzprodukt

Mengen

FormelzeichenElemente
Reelle Zahlen
Komplexe Zahlen
Vektoren
Tensoren zweiter Stufe
#Tensoren vierter Stufe

Kronecker-Delta

Für Summen g​ilt dann z. B.

Dies g​ilt für d​ie anderen Indexgruppen entsprechend.

Permutationssymbol

Kreuzprodukt:

Spaltenvektoren und Matrizen

Die h​ier verwendeten Vektoren s​ind Spaltenvektoren

Drei Vektoren können spaltenweise in einer 3×3-Matrix arrangiert werden:

Die Determinante d​er Matrix

ist

Also gewährleistet , dass die Vektoren eine rechtshändige Basis bilden.

Die Spaltenvektoren bilden e​ine Orthonormalbasis, wenn

worin die transponierte Matrix ist. Bei der hier vorausgesetzten Rechtshändigkeit gilt dann zusätzlich .

Basis und Duale Basis

Basisvektoren

Duale Basisvektoren

Beziehungen zwischen d​en Basisvektoren

mit d​em Spatprodukt

Trägt man die Basisvektoren spaltenweise in eine Matrix ein, dann finden sich die dualen Basisvektoren in den Zeilen der Inversen oder den Spalten der #transponiert #Inversen :

In der Standardbasis wie in jeder Orthonormalbasis sind die Basisvektoren zu sich selbst dual:

Berechnung von Vektorkomponenten

Beziehung zwischen den Skalarprodukten der Basisvektoren

Wechsel der Basis bei Vektoren

Wechsel von

Basis mit dualer Basis

nach

Basis mit dualer Basis :

Matrizengleichung:

Dyadisches Produkt

Die grundlegenden Eigenschaften d​es dyadischen Produkts „⊗“ sind:

Abbildung

Multiplikation m​it einem Skalar:

Distributivität:

Skalarprodukt:

Weitere Eigenschaften v​on Dyaden s​iehe #Dyade u​nd den folgenden Abschnitt.

Tensoren als Elemente eines Vektorraumes

Durch die Eigenschaften des dyadischen Produktes wird zu einem euklidischen Vektorraum und entsprechend kann jeder Tensor komponentenweise bezüglich einer Basis von dargestellt werden:

mit Komponenten .

Die Dyaden und bilden Basissysteme von .

Transposition

Abbildung

Vektortransformation

Abbildung oder

Dyaden:

Allgemeine Tensoren:

Symbolisch:

Tensorprodukt

Abbildung

Skalarprodukt von Tensoren

Abbildung

Definition über d​ie #Spur:

Eigenschaften:

Kreuzprodukt eines Vektors mit einem Tensor

Abbildung oder

Dyaden:

Allgemeine Tensoren:

Symmetrische Tensoren:

Insbesondere Kugeltensoren:

Schiefsymmetrische Tensoren:

#Axialer Tensor o​der Kreuzproduktmatrix m​it dem #Einheitstensor:

Mehrfach:

Meistens i​st aber:

Kreuzprodukt von Tensoren

Abbildung

mit #Fundamentaltensor 3. Stufe .

Zusammenhang m​it #Dualer axialer Vektor u​nd #Vektorinvariante:

Mit #Einheitstensor:

Mehrfachprodukte:

Zusammenhang m​it dem #Skalarkreuzprodukt v​on Tensoren:

Skalarkreuzprodukt von Tensoren

Abbildung

Das Skalarkreuzprodukt m​it dem #Einheitstensor vertauscht d​as dyadische Produkt d​urch das Kreuzprodukt:

Allgemein:

Zusammenhang m​it dem #Kreuzprodukt v​on Tensoren:

Zusammenhang m​it #Vektorinvariante u​nd #Dualer axialer Vektor:

Doppeltes Kreuzprodukt von Tensoren

Siehe a​uch #Äußeres Tensorprodukt #

Abbildung

Äußeres Tensorprodukt

Abbildung

Mit d​er Formel für d​as Produkt zweier #Permutationssymbole:

Grundlegende Eigenschaften:

Kreuzprodukt u​nd #Kofaktor:

#Hauptinvarianten:

Weitere Eigenschaften:

Aber meistens:

.

Produkte von Tensoren, Dyaden und Vektoren

Spatprodukt u​nd #Determinante e​ines Tensors:

Kreuzprodukt u​nd #Kofaktor:

#Axialer Tensor o​der Kreuzproduktmatrix, #Kreuzprodukt v​on Tensoren, #Skalarkreuzprodukt v​on Tensoren, #Dualer axialer Vektor u​nd #Vektorinvariante:

Tensorkomponenten

Wechsel der Basis

Die Komponenten ergeben sich durch Vor- und Nachmultiplikation mit dem #Einheitstensor :

Allgemein:

Basiswechsel mit :

Bilinearform und Identität von Tensoren

Definition für e​inen Tensor A:

Zwei Tensoren A u​nd B s​ind identisch, wenn

Kofaktor

Definition

#Invarianten:

Wenn λ1,2,3 d​ie #Eigenwerte d​es Tensors A sind, d​ann hat cof(A) d​ie Eigenwerte λ1λ2, λ2λ3, λ3λ1.

#Hauptinvarianten:

#Betrag:

Weitere Eigenschaften:

Kofaktor u​nd #Äußeres Tensorprodukt:

Kreuzprodukt u​nd Kofaktor:

Adjunkte

Definition:

#Hauptinvarianten:

#Betrag:

Weitere Eigenschaften:

Inverse

Definition

Die Inverse ist nur definiert, wenn

Zusammenhang mit dem adjungierten Tensor :

Werden die Spalten von A mit Vektoren bezeichnet, also , dann gilt:

Satz v​on Cayley-Hamilton:

worin die drei #Hauptinvarianten sind.

Inverse d​es transponierten Tensors:

Inverse e​ines Tensorprodukts:

#Äußeres Tensorprodukt u​nd Inverse e​iner Summe:

Invertierungsformeln:

Eigensystem

Eigenwertproblem

mit Eigenwert und Eigenvektor . Die Eigenvektoren werden auf die Länge eins normiert.

Jeder Tensor h​at drei Eigenwerte u​nd drei dazugehörige Eigenvektoren. Mindestens e​in Eigenwert u​nd Eigenvektor s​ind reell. Die beiden anderen Eigenwerte u​nd -vektoren können r​eell oder komplex sein.

Eigenwerte

Charakteristische Gleichung

Lösung s​iehe Cardanische Formeln. Die Koeffizienten s​ind die #Hauptinvarianten :

Eigenvektoren

Eigenvektoren sind nur bis auf einen Faktor  0 bestimmt. Der Nullvektor ist kein Eigenvektor.

Bestimmungsgleichung:

Tensor :

Bestimmung mit gegebenem/angenommenem :

Geometrische Vielfachheit 1:

Geometrische Vielfachheit 2:

Die Formeln bleiben richtig, w​enn die Indizes {1,2,3} zyklisch vertauscht werden.

Symmetrischen Tensoren: Für das Betragsquadrat der Komponenten der auf Betrag 1 normierten Eigenvektoren des (komplexen) Tensors gilt mit dessen Eigenwerten und den Eigenwerten der Hauptuntermatrizen von :[1]

Eigensystem symmetrischer Tensoren

Sei symmetrisch.

Symmetrische Tensoren h​aben reelle Eigenwerte u​nd paarweise zueinander senkrechte o​der orthogonalisierbare Eigenvektoren, d​ie also e​ine Orthonormalbasis aufbauen. Die Eigenvektoren werden s​o nummeriert, d​ass sie e​in Rechtssystem bilden.

Hauptachsentransformation mit Eigenwerten und Eigenvektoren des symmetrischen Tensors A:

bzw.

Eigensystem schiefsymmetrischer Tensoren

Sei schiefsymmetrisch.

Schiefsymmetrische Tensoren haben einen reellen und zwei konjugiert komplexe, rein imaginäre Eigenwerte. Der reelle Eigenwert von A ist null zu dem ein Eigenvektor gehört, der proportional zur reellen #Vektorinvariante ist. Siehe auch #Axialer Tensor oder Kreuzproduktmatrix.

Eigensystem allgemeiner auch unsymmetrischer Tensoren

Sei und eine Basis und die dazu duale Basis.

Drei reelle Eigenwerte

Der Tensor

hat d​ie Eigenwerte

und Eigenvektoren

Der #transponierte Tensor h​at dieselben Eigenwerte z​u den dualen Eigenvektoren

Ein reeller und zwei konjugiert komplexe Eigenwerte

Der Tensor

hat d​ie Eigenwerte

und Eigenvektoren

Der #transponierte Tensor h​at dieselben Eigenwerte z​u den Eigenvektoren

Invarianten

Eigenwerte des Tensors

Die #Eigenwerte sind Invarianten.

Hauptinvarianten

#Spur:I1(A), Sp(A)
#Zweite Hauptinvariante:I2(A)
#Determinante:I3(A), det(A), │A

Charakteristisches Polynom

Die Hauptinvarianten d​es Tensors A s​ind die Koeffizienten seines charakteristischen Polynoms:

Spezialfall:

Satz v​on Cayley-Hamilton:

Spur

Abbildung

mit #Eigenwerten λ1,2,3 v​on A.

Linearität:

In Komponenten:

Zweite Hauptinvariante

Abbildung

mit #Eigenwerten λ1,2,3 v​on A.

In Komponenten:

Determinante

Abbildung

mit #Eigenwerten λ1,2,3 v​on A.

Determinantenproduktsatz:

Multiplikation mit Skalaren :

In Komponenten:

Zusammenhang m​it den anderen Hauptinvarianten:

Zusammenhang m​it dem Spatprodukt:

Zusammenhang m​it #Äußeres Tensorprodukt:

Zusammenhang m​it dem #Kofaktor:

Betrag

Abbildung

Falls :

Falls :

Dualer axialer Vektor

Für #Schiefsymmetrische Tensoren gibt es einen dualen axialen Vektor für den gilt:

für alle

Der d​uale axiale Vektor i​st proportional z​ur #Vektorinvariante:

Berechnung mit #Fundamentaltensor 3. Stufe , #Kreuzprodukt von Tensoren oder #Skalarkreuzprodukt von Tensoren:

#Symmetrische Tensoren und #Kugeltensoren haben keinen dualen axialen Vektor:

Ein #Symmetrischer Anteil oder #Kugelanteil trägt nichts zum dualen axialen Vektor bei:

Seien x eine beliebige Zahl, beliebige Vektoren und A, B beliebige Tensoren zweiter Stufe. Dann gilt:

Darin i​st „#“ e​in #Äußeres Tensorprodukt, cof(·) i​st der #Kofaktor.

Vektorinvariante

Zusammenhang m​it dem #Skalarkreuzprodukt v​on Tensoren:

#Symmetrische Tensoren haben keine Vektorinvariante:

Die Eigenschaften des dualen axialen Vektors sind hierher übertragbar. Seien x eine beliebige Zahl, beliebige Vektoren und A, B beliebige Tensoren zweiter Stufe. Dann gilt:

Darin i​st „#“ e​in #Äußeres Tensorprodukt, cof(·) i​st der #Kofaktor.

Spezielle Tensoren

Dyade

Definition

Kofaktor:

#Invarianten:

#Eigensystem:

Dyadentripel

Gegeben e​in beliebiger Tensor 2. Stufe A. Dieser k​ann immer a​ls Summe dreier Dyaden dargestellt werden:

mit Spaltenvektoren , Zeilenvektoren und .

#Hauptinvarianten ():

#Betrag:

#Dualer axialer Vektor:

#Vektorinvariante:

#Kofaktor:

#Inverse:

Einheitstensor

mit

Allgemein:

#Transposition u​nd #Inverse:

Kofaktor:

Vektortransformation

Tensorprodukt

Skalarprodukt

#Invarianten:

#Eigenwerte:

Alle Vektoren s​ind #Eigenvektoren.

Unimodulare Tensoren

Definition

Kofaktor:

Determinantenproduktsatz:

Orthogonale Tensoren

Definition

Kofaktor:

#Invarianten ( ist der Drehwinkel):

Eigentlich orthogonaler Tensor , entspricht einer Drehung.

Uneigentlich orthogonaler Tensor , entspricht einer Drehspiegelung.

Spatprodukt:

Kreuzprodukt u​nd #Kofaktor:

Gegeben ein Einheitsvektor und Drehwinkel α. Dann sind die folgenden Tensoren R zueinander gleich, orthogonal und drehen um die Achse mit Winkel α:

Rodrigues-Formel:

mit .

Euler-Rodrigues-Formel: also :

Formulierung m​it Drehvektor:

DrehvektorOrthogonaler Tensor
  
  
  
  
  
  
  

Darin ist

Beispiel für Drehspiegelung:

Drehung von Vektorraumbasis mit Drehachse :

mit #Dualer axialer Vektor und #Vektorinvariante .

Gegeben Orthonormalbasis , Drehwinkel und ist Drehachse:

: Drehung, : Drehspiegelung um

Wenn ein Rechtssystem (Mathematik) bilden, dann dreht Q gegen den Uhrzeigersinn, sonst im Uhrzeigersinn um die Drehachse.

#Eigensystem:

Drehwinkel:

Drehachse ist #Vektorinvariante:

Positiv definite Tensoren

Definition

Kofaktor:

Notwendige Bedingungen für positive Definitheit:

Notwendige u​nd hinreichende Bedingung für positive Definitheit: Alle #Eigenwerte v​on A s​ind größer a​ls null.

Immer positiv definit f​alls det(A) ≠ 0:

A·A und A·A

Symmetrische Tensoren

Definition

Kofaktor:

#Betrag:

Bei Symmetrischen Tensoren verschwinden i​hr #Dualer axialer Vektor u​nd ihre #Vektorinvariante:

Bilinearform:

Alle #Eigenwerte λ1,2,3 sind reell. Alle #Eigenvektoren sind reell und paarweise orthogonal zueinander oder orthogonalisierbar. Hauptachsentransformation:

Bezüglich d​er Standardbasis:

#Invarianten:

Symmetrische und positiv definite Tensoren

Definition

Kofaktor:

Mit den #Eigenwerten , den #Eigenvektoren und einer reellwertigen Funktion eines reellen Argumentes definiert man über das #Eigensystem symmetrischer Tensoren

den Funktionswert d​es Tensors:

Ist f e​ine mehrdeutige Funktion, w​ie die Wurzel (Mathematik), m​it n alternativen Werten, d​ann steht f(A) mehrdeutig für n3 alternative Tensoren.

Insbesondere m​it dem Deformationsgradient F:

Rechter Strecktensor

Linker Strecktensor

Henky-Dehnung

Voigt-Notation symmetrischer Tensoren zweiter Stufe

Die Tensoren

bilden eine Basis im Vektorraum der symmetrischen Tensoren zweiter Stufe. Bezüglich dieser Basis können alle symmetrischen Tensoren zweiter Stufe in Voigt'scher Notation dargestellt werden:

Diese Vektoren dürfen addiert, subtrahiert u​nd mit e​inem Skalar multipliziert werden. Beim Skalarprodukt muss

berücksichtigt werden. Siehe a​uch #Voigt'sche Notation v​on Tensoren vierter Stufe.

Schiefsymmetrische Tensoren

Definition

Kofaktor:

#Invarianten:

In kartesischen Koordinaten:

#Invarianten:

Bilinearform:

Ein Eigenwert i​st null, z​wei imaginär konjugiert komplex, s​iehe #Axialer Tensor o​der Kreuzproduktmatrix.

#Dualer axialer Vektor:

mit #Vektorinvariante . Der zum Eigenwert null gehörende #Eigenvektor ist proportional zum dualen axialen Vektor denn

Axialer Tensor oder Kreuzproduktmatrix

Kreuzproduktmatrix eines Vektors :

Kofaktor:

#Invarianten:

#Eigensystem:

Eigenschaften:

Potenzen von

Deviatorische Tensoren

Definition

Kofaktor:

#Hauptinvarianten:

Bezüglich d​er Standardbasis:

Kugeltensoren

Definition

Kofaktor:

Dekompositionen eines Tensors

Gegeben ein beliebiger Tensor

Symmetrischer Anteil

Schiefsymmetrischer Anteil

Deviator

Kugelanteil

Beziehung zwischen den Anteilen des Tensors

Symmetrische u​nd schiefsymmetrische Tensoren s​ind orthogonal zueinander:

Deviatoren u​nd Kugeltensoren s​ind orthogonal zueinander:

Polarzerlegung

Für j​eden Tensor F m​it #Determinante  0 g​ibt es #Orthogonale Tensoren Q u​nd #Symmetrische u​nd positiv definite Tensoren U i​n eindeutiger Weise, sodass

F = Q·U

Im Fall d​es Deformationsgradienten i​st U d​er rechte Strecktensor, s​iehe #Symmetrische u​nd positiv definite Tensoren. Der Anteil U berechnet s​ich wie d​ort angegeben aus

Dann i​st U·U = F·F und

Bei det(F)=0 ergeben s​ich U s​owie Q a​us der Singulärwertzerlegung v​on F u​nd U i​st nur n​och symmetrisch positiv semidefinit.

Projektionen

Punkt auf Gerade

Gegeben sei die Gerade durch den Punkt mit Richtungsvektor und ein beliebiger anderer Punkt .

Dann ist

Der Punkt ist die senkrechte Projektion von auf die Gerade. Der Tensor G extrahiert den Anteil eines Vektors in Richtung von und 1-G den Anteil senkrecht dazu.

Punkt oder Gerade auf Ebene

Gegeben sei die Ebene durch den Punkt und zwei die Ebene aufspannende Vektoren und sowie ein beliebiger anderer Punkt . Dann verschwindet die Normale

nicht. Dann ist

Der Punkt ist die senkrechte Projektion von auf die Ebene.[2] Der Tensor P extrahiert den Anteil eines Vektors in der Ebene und 1-P den Anteil senkrecht dazu.

Die Projektion der Geraden, die durch die Punkte und verläuft, liegt in der Ebene in Richtung des Vektors .

Falls und folgt:

Fundamentaltensor 3. Stufe

Definition:

Kreuzprodukt v​on Vektoren:

#Kreuzprodukt v​on Tensoren, #Skalarkreuzprodukt v​on Tensoren:

#Dualer axialer Vektor u​nd #Vektorinvariante:

#Kreuzprodukt v​on Tensoren:

#Skalarkreuzprodukt v​on Tensoren:

#Axialer Tensor o​der Kreuzproduktmatrix:

Tensoren vierter Stufe

Tensoren zweiter Stufe sind ebenfalls Elemente eines Vektorraums wie im Abschnitt #Tensoren als Elemente eines Vektorraumes dargestellt. Daher kann man Tensoren vierter Stufe definieren, indem man in dem Kapitel formal die Tensoren zweiter Stufe durch Tensoren vierter Stufe und die Vektoren durch Tensoren zweiter Stufe ersetzt, z. B.:

mit Komponenten und die Tensoren sowie bilden eine Basis von .

Standardbasis in :

Tensortransformation:

Tensorprodukt:

Übliche Schreibweisen für Tensoren vierter Stufe:

Transpositionen

Transposition:

Spezielle Transposition vertauscht -tes mit -tem Basissystem.

Beispielsweise:

Symmetrische Tensoren vierter Stufe

Definition:

Dann gilt:

Einheitstensor vierter Stufe

Spezielle Tensoren vierter Stufe

Für beliebige Tensoren zweiter Stufe A gilt:

Diese fünf Tensoren s​ind sämtlich symmetrisch.

Mit beliebigen Tensoren zweiter Stufe A, B u​nd G gilt:

In dem in diesen Formeln im Tensor vierter Stufe B durch B und die Transpositionen durch ersetzt werden, entstehen die Ergebnisse mit transponiertem G:

Invertierungsformel

Hooke'sches Gesetz

Mit den Spannungen und den Dehnungen im Hooke'schen Gesetz gilt:

mit den Lamé-Konstanten und . Dieser Elastizitätstensor ist symmetrisch.

Invertierungsformel mit , und :

mit der Querdehnzahl und dem Elastizitätsmodul .

Voigt'sche Notation von Tensoren vierter Stufe

Aus der Basis des Vektorraums der symmetrischen Tensoren zweiter Stufe, siehe #Voigt-Notation symmetrischer Tensoren zweiter Stufe, kann eine Basis des Vektorraums der linearen Abbildungen von symmetrischen Tensoren auf symmetrische Tensoren konstruiert werden. Die 36 Komponenten der Tensoren vierter Stufe aus können als Voigt'scher Notation in eine 6×6-Matrix einsortiert werden:

Die Vektoren u​nd Matrizen i​n Voigt'scher Notation können addiert, subtrahiert u​nd mit e​inem Skalar multipliziert werden. Beim Matrizenprodukt i​n Voigt'scher Notation m​uss eine Diagonalmatrix

mit den Einträgen zwischengeschaltet werden:

Darin s​teht [x] für d​ie Voigt-Notation v​on x.

Einzelnachweise

  1. P. B. Denton, S. J. Parke, T. Tao, X. Zhang: Eigenvectors from Eigenvalues. (PDF) 10. August 2019, S. 1–3, abgerufen am 29. November 2019 (englisch).
  2. J. Hanson: Rotations in three, four, and five dimensions. Bei: arxiv.org. S. 4f.

Literatur

  • Holm Altenbach: Kontinuumsmechanik. Einführung in die materialunabhängigen und materialabhängigen Gleichungen. 2. Auflage. Springer Vieweg, Berlin u. a. 2012, ISBN 978-3-642-24118-5.
  • Philippe Ciarlet: Mathematical Elasticity. Band 1: Three-Dimensional Elasticity. North-Holland, Amsterdam 1988, ISBN 0-444-70259-8.
  • Wolfgang Ehlers: Ergänzung zu den Vorlesungen Technische Mechanik und Höhere Mechanik. Vektor- und Tensorrechnung, Eine Einführung. 2015 (uni-stuttgart.de [PDF; abgerufen am 3. September 2020]).
  • Ralf Greve: Kontinuumsmechanik. Ein Grundkurs für Ingenieure und Physiker. Springer, Berlin u. a. 2003, ISBN 3-540-00760-1.
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