Геодезия, Картография, Земеустройство | Page 17

За изменението на ъгъла между две посоки Главните деформации са собствените числа на матрицата-тензор ⎡ γ ⎤ dβ = ⎢− 1 . cos(α ij + α ik ) + sin(α ij + α ik )⎥. sin( β ) (8) ⎣ 2 ⎦ E1 = λ1 , (16) E2 = λ2 За относителното изменение на произволна дължина в дадена посока, излизайки от формулата dS = − cos α .dxi − sin α .dy i + cos α .dx k + sin α .dy k (9) и се получават от решението на характеристичното уравнение и извършвайки аналогична преработка се получава e11 − λ e12 e12 e22 − λ γ dS γ 1 Δ = . cos(2α ) + . sin(2α ) + S 2 2 2 Ако потърсим максимума на dS S (10) намерим производната на тази функция и да я приравним на нула (11) откъдето следва за посочния максималната деформация ъгъл γ tg 2α = 2 γ1 стойност на cosα чрез получаваме деформации (Е1,Е2 ) = на tgα , tgα , за dS S получената като изразяваме sin α и извършваме преработка и екстремалните (главните) 1 (Δ ± γ ) 2 (13) Горните формули са получени от американския геофизик Франк. При извеждането на главните деформации може да се разсъждава и по следния начин Формира се симетричния тензор на деформациите E= e11 e12 e12 e22 , 22 1 (a12 + a 21 ). 2 ГКЗ 3-4 2013 (18) където sinα и cosα са посочните им косинуси. Решението на горните уравнения води до tg 2α a = 2e12 , e11 − e22 . (19) 0 Ако се заместят изразите във формули и се извърши съответната преработка се стига до формулите на Франк. 3. ВРЪЗКА С МАТЕМАТИЧНАТА КАРТОГРАФИЯ (с теорията на картните изображения) Тук ще покажем, че съществува пряка връзка между горните формули и формулите при картните изображения. Формално ще считаме, че началните координати (x, y) са свързани с една оригинална повърхнина, а деформираните координати (x’, y’) се отнасят до някаква проекционна равнина. За линейния елемент при двата случая имаме от първата основна диференциална форма, както следва dS 2 = e.dx 2 + 2 f .dx.dy + g .dy 2 dS ' 2 = dx' 2 + dy ' 2 2 11 , , (20) (21) където за факторите e, g, f имаме e = a ;e = a e12 = e12 cos α + (e22 − λ ) sin α = 0 (14) където 11 (e11 − λ ) cos α + e12 sin α = 0 α b = α a ± 90 (12) Заместваме в израза за (17) Направленията на главните деформации се дават чрез собствените вектори на същата матрица и се извеждат от уравненията: , ще трябва да − γ 1 . sin 2α + γ 2 . cos 2α = 0 , = λ2 − (e11 + e22 )λ + (e11 .e22 − e12 e12 ) = 0 2 ⎛ дx ⎞ ⎛ дy ⎞ 2 е = ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ = a12 + a 22 = [aa ] = (a11 + 1) 2 + a 21 ⎝ ∂x ⎠ ⎝ ∂x ⎠ 2 22 , (15) (22) 2 ⎛ дx ⎞ ⎛ дy ⎞ 2 + (a 22 + 1) 2 g = ⎜⎜ ⎟⎟ + ⎜⎜ ⎟⎟ = b12 + b22 = [bb ] = a 21 ⎝ ∂y ⎠ ⎝ ∂y ⎠ дx дx дy дy f = . + . = a1.b1 + a 2 .b2 = [ab] = (a11. + 1).a12 + a 21 .(a 22 + 1) ∂x ∂y ∂x ∂y 15