טנזור מאמצים

טנזור המאמצים מתאר את המאמצים על פני קובייה קטנה של החומר הנתון בעומס חיצוני, נהוג לייצגו על ידי מטריצה בת תשעה רכיבים (3 על 3). טנזור המאמצים מרכז את מאמצי המתיחה, הלחיצה והגזירה, הפועלים על נקודה חומרית בגוף.

טנזור המאמצים

T=\left({\begin{matrix}\sigma _{xx}&\tau _{xy}&\tau _{xz}\\\tau _{yx}&\sigma _{yy}&\tau _{yz}\\\tau _{zx}&\tau _{zy}&\sigma _{zz}\\\end{matrix}}\right)

משווי משקל מקבלים מטריצה סימטרית ובה 6 רכיבים שונים. מתקיים השוויון בין הרכיבים:

$\ \tau _{xy}=\tau _{yx}$
$\ \tau _{zx}=\tau _{xz}$
$\ \tau _{zy}=\tau _{yz}$

לכן:

T=\left({\begin{matrix}\sigma _{xx}&\tau _{xy}&\tau _{xz}\\\tau _{xy}&\sigma _{yy}&\tau _{yz}\\\tau _{xz}&\tau _{yz}&\sigma _{zz}\\\end{matrix}}\right)

טנזור המאמצים הוא טנזור סימטרי ותמיד אפשר להציג אותו כסכום של שני טנזורים סימטריים שהם:

טנזור ממוצע או מאמצים הידרוסטטי הכולל מאמצי מתיחה או לחיצה בלבד
טנזור מאמצי גזירה הכולל מאמצי גזירה בלבד.

תיאור כללי

התיאור הכללי של טנזור המאמצים נעשה באמצעות אינדקסים 1,2,3

x	→	1
y	→	2
z	→	3
σ_xx	→	σ₁₁
τ_xy	→	σ₁₂
τ_xz	→	σ₁₃
...

ונקבל:

T=\left({\begin{matrix}\sigma _{11}&\sigma _{12}&\sigma _{13}\\\sigma _{21}&\sigma _{22}&\sigma _{23}\\\sigma _{31}&\sigma _{32}&\sigma _{33}\\\end{matrix}}\right)

את חוק הוק אפשר להציג באמצעות המינוח הזה של האינדקסים בצורה הבאה:

\sigma _{ij}=\sum _{kl}C_{ijkl}\cdot \varepsilon _{kl}

תורת היחסות

בתורת היחסות טנזור המאמצים הוא חלק מטנזור 4 על 4 הנקרא טנזור צפיפות האנרגיה או טנזור המאמץ-אנרגיה ומסומן $\ T_{\mu \nu }$ (כאשר $\ \mu ,\nu =ct,x,y,z=0,1,2,3$ ): זהו טנזור סימטרי שכולל את צפיפות האנרגיה, שטף האנרגיה, תנע ואת טנזור מאמצים (תת-מערך בגודל 3 על 3). טנזור זה מופיע במשוואת השדה של איינשטיין $\ G_{\mu \nu }={\frac {8\pi G}{c^{4}}}T_{\mu \nu }$ (כאשר $\ G_{\mu \nu }$ הוא טנזור איינשטיין) המתארת את עקמומיות המרחב-זמן כתלות בהתפלגות צפיפות האנרגיה, המסה, התנע והלחץ במרחב-זמן.

ראו גם

מאמץ (הנדסה)

לקריאה נוספת

Timoshenko S.P, Strength of Materials, 3rd edition, Krieger Publishing Company, 1976. ISBN 0882754203
S.P. Timoshenkoo & J.N. Goodier Theory of Elasticity, 3rd edition, International Student Edition, McGraw-Hill 1970..
Shames I.H., Cozzarelli F.A., Elastic and inelastic stress analysis, Prentice-Hall, 1991, ISBN 1560326867
Love, A. E. H. (4 ed.). (1944). Treatise on the Mathematical Theory of Elasticity. Dover Publications. ISBN 0486601749.
Marsden, J. E., & Hughes, T. J. R. (1994). Mathematical Foundations of Elasticity. Dover Publications. ISBN 0486678652.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא טנזור מאמצים בוויקישיתוף

מאמצים וטנזור מאמצים, באנגלית
טנזור המאמצים, באנגלית

ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.

מאמץ (הנדסה)
מאמצים	מאמץ • מאמץ גזירה • מאמץ כפיפה • מאמץ לחיצה • מאמץ מתיחה • מאמץ פיתול • מאמץ קריסה • עייפות החומר
נושאי עזר	מומנט כפיפה • מומנט כוח • אלסטיות • מעוות • חוק הוק • עקומת מאמץ-עיבור • כניעה (הנדסה)
מודולי האלסטיות	מודול האלסטיות • מודול הגזירה • מקדם פואסון • קבועי לאמה • מודול הנפח
שטחים ונפחים	שטח • מומנט התמד • מומנט ההתמד של השטח • מומנט התמד פולרי של השטח • משפט שטיינר-הויגנס • טנזור התמד • טבלת טנזורי התמד • מומנט ראשון של שטח
נושאים משלימים	חוזק חומרים • טנזור מאמצים • מאמצים ראשיים • מעגל מור • היפותזות חוזק • שיטות אנרגיה • חוקי קסטיליאנו