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A Riemannian approach to strain measures in nonlinear elasticity - 08/04/14

Doi : 10.1016/j.crme.2013.12.005 
Patrizio Neff a, , Bernhard Eidel b, Frank Osterbrink a, Robert Martin a
a Chair for Nonlinear Analysis and Modelling, University of Duisburg-Essen, Thea-Leymann-Str. 9, 45127 Essen, Germany 
b Institute of Mechanics, University of Duisburg-Essen, Universitätsstraße 15, 45141 Essen, Germany 

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Abstract

The isotropic Hencky strain energy appears naturally as a distance measure of the deformation gradient to the set   of rigid rotations in the canonical left-invariant Riemannian metric on the general linear group  . Objectivity requires the Riemannian metric to be left- -invariant, isotropy requires the Riemannian metric to be right- -invariant. The latter two conditions are only satisfied for a three-parameter family of Riemannian metrics on the tangent space of  . Surprisingly, the final result is basically independent of the chosen parameters.

In deriving the result, geodesics on   have to be parameterized and a novel minimization problem, involving the matrix logarithm for non-symmetric arguments, has to be solved.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

L'énergie isotrope de Hencky est une mesure naturelle de la distance du gradient de déformation à l'ensemble des rotations rigides   dans la métrique riemanienne canonique du groupe linéaire  . Le principe d'indifférence matérielle exige que la métrique soit  -invariante à gauche, et l'isotropie implique son invariance à droite par  . Ces deux conditions sont uniquement satisfaites par une famille à trois paramètres de métriques riemaniennes sur l'espace tangent à  . On note cependant que le résultat final se révèle, en essence, indépendant des paramètres choisis. Pour obtenir ce résultat, on effectue une paramétrisation des géodésiques de   et l'on résout un problème de minimisation qui fait intervenir le logarithme de matrices non symétriques.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Nonlinear elasticity, Geodesic distance, Hencky strain, Polar decomposition

Mots-clés : Élasticité non linéaire, Distance géodésique, Déformation de Hencky, Décomposition polaire


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Vol 342 - N° 4

P. 254-257 - avril 2014 Retour au numéro
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