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3.2 转轴时应变分量的变换
设在坐标系Oxyz下,物体内某一点的6个应变分量为εx、εy、εz、γxy、γyz、γzx。现使坐标系旋转某一角度,得新坐标系Ox′y′z′,设新坐标系下的应变分量为εx′、εy′、εz′、γx′y′、γy′z′、γz′x′,建立新旧坐标系之间的变换关系。
设新旧坐标轴夹角的方向余弦见表3.2.1 。
表3.2.1 新旧坐标轴夹角的方向余弦
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先建立转轴时位移分量的变换关系。设位移矢量U在老坐标系中的3个分量为u、v、w,而在新坐标系中的3个分量为u′、v′、w′,于是有
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式中:e′1、e′2、e′3为3个新坐标轴的单位矢量。
利用方向导数公式
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式中:l、m、n分别为矢量s对x、y、z轴的方向余弦。
于是新坐标系中的应变分量为
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根据几何方程式(3.1.10),得
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将上述应变张量分量表示数字形式,有
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类似可以求得其余的正应变和切应变分量,最后可以将新、旧坐标系应变之间的关系用张量形式表示如下:
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式(3.2.3)就是坐标变换时,二阶应变张量εij服从的变换规律,由此可以求得不同坐标系下的应变张量分量。
采用上面同样的方法,还不难导出过物体内一点沿任意方向微分线段的伸长率:
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这里l、m、n为该微分线段的方向余弦。