Кіріспе

Математикалық тұжырымдама

Математикада Войгт белгісі немесе көп сызықты алгебрадағы Войгт формасы – симметриялық тензорды оның ретін төмендету арқылы көрсету тәсілі. Бұл идеяның бірнеше түрі мен байланысты атаулары бар: Мандель белгісі, Мандель–Войгт белгісі және Най белгісі. Келвин белгісі – Хельбигтің лорд Келвиннің бұрынғы идеяларын қайта жаңартуы. Бұл жердегі айырмашылық тензордың таңдалған элементтеріне қосылатын нақты салмақтарда. Аталым қолданылатын саланың дәстүріне қарай өзгеруі мүмкін. Мысалы, 2×2 симметриялық тензор X-тің тек үш ерекше элементі бар: екеуі диагональде, ал үшіншісі диагональден тыс. Сондықтан оны вектор түрінде көрсетуге болады.

Тағы бір мысал:

Серпімділік тензоры (матрицалық жазбада) былай берілген:

Войгт белгісінде ол 6 өлшемді векторға дейін жеңілдетіледі:

Серпімділік тензоры, табиғаты жағынан серпімділік тензорына ұқсас – екеуі де симметриялық екінші реттік тензорлар, матрицалық түрде былай берілген:

Оның Войгт белгісіндегі көрсетілуі:

мұнда , , және инженерлік иілу деформациялары. Серпімділік пен деформацияны көрсетудің әртүрлі тәсілдерін пайдаланудың артықшылығы – скалярлық инвариантты сақтау болып табылады. Сол сияқты, үш өлшемді симметриялық төртінші реттік тензорды 6×6 матрицаға дейін азайтуға болады.

Қолданбалар

Бұл жазу физик Волдемар Войт және ғалым Джон Най есімдерімен аталған. Мысалы, материалдарды модельдеуге арналған құраушы модельдерді қолданатын есептеулерде, сондай-ақ жалпыланған Гук заңы, шекті элементтер талдауы және диффузиялық МРТ сияқты жағдайларда бұл пайдалы. Гук заңы 81 компоненті бар (3×3×3×3) симметриялық төртінші реттік қатаңдық тензорына ие, бірақ төртінші реттік тензорды симметриялық екінші реттік тензорға қолданғанда, нәтиже басқа симметриялық екінші реттік тензор болуы керек, сондықтан 81 элементтің барлығы тәуелсіз емес. Войт нотациясы мұндай төртінші реттік тензорды 6×6 матрица арқылы көрсетуге мүмкіндік береді. Дегенмен, Войт формасы квадраттардың қосындысын сақтамайды, бұл Гук заңы үшін геометриялық маңызға ие. Осы себепті салмақтар енгізіледі (карталауды изометрияға айналдыру үшін). Войт нотациясы мен Мандель нотациясының инварианттылығы туралы талқылауды Helnwein (2001) еңбегінен табуға болады.