This static webpage shows the tangible meaning of kinematics quantities usually used in continuum mechanics.
Stress tensor
The Cauchy strain tensor \(\underline{\underline{\sigma}}\) describe internal traction forces. To get an idea of the physical interpretation of each of its component let’s manipulate this tensor and look at the impact it has on the corresponding traction forces on an elementary volume element.
    
    
    
    normal_axis_dropdown%20%3D%20mo.ui.dropdown(options%3D%5B%22e_1%22%2C%20%22e_2%22%2C%20%22e_3%22%2C%22-e_1%22%2C%20%22-e_2%22%2C%20%22-e_3%22%5D%2C%20label%3D%22Select%20the%20normal%20vector%20you%20want%20here%3A%20%22%2C%20value%20%3D%20%22e_1%22)%0A%0Anormal_axis_dropdown%0A
And see how the components of
    
    
    
    sigma%20%3D%20mo.ui.anywidget(Matrix(np.eye(3)%2C%20step%3D0.01%2Cmirror%3DTrue))%0A%0Amo.hstack(%5Bmo.md(r%22%24%5Cunderline%7B%5Cunderline%7B%5Csigma%7D%7D%3D%24%22)%2C%20sigma%5D)%0A
 
sigma affect the traction vector \(\underline{T} = \underline{\underline{\sigma}} \underline{n}\)
    
    
    
    normal_axis%20%3D%20normal_axis_dropdown.value%0A%0A%0Amatch%20normal_axis%3A%0A%20%20%20%20case%20%22e_1%22%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20n_axis%20%3D%20np.array(%5B%5B1%2C0%2C0%5D%5D).T%0A%20%20%20%20%20%20%20%20T_0%20%3D%20np.array(%5B%5B1%2C0.5%2C0.5%5D%5D).T%0A%20%20%20%20case%20%22-e_1%22%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20n_axis%20%3D%20np.array(%5B%5B-1%2C0%2C0%5D%5D).T%0A%20%20%20%20%20%20%20%20T_0%20%3D%20np.array(%5B%5B0%2C0.5%2C0.5%5D%5D).T%0A%20%20%20%20case%20%22e_2%22%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20n_axis%20%3D%20np.array(%5B%5B0%2C1%2C0%5D%5D).T%0A%20%20%20%20%20%20%20%20T_0%20%3D%20np.array(%5B%5B0.5%2C1%2C0.5%5D%5D).T%0A%20%20%20%20case%20%22-e_2%22%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20n_axis%20%3D%20np.array(%5B%5B0%2C-1%2C0%5D%5D).T%0A%20%20%20%20%20%20%20%20T_0%20%3D%20np.array(%5B%5B0.5%2C0%2C0.5%5D%5D).T%0A%20%20%20%20case%20%22e_3%22%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20n_axis%20%3D%20np.array(%5B%5B0%2C0%2C1%5D%5D).T%0A%20%20%20%20%20%20%20%20T_0%20%3D%20np.array(%5B%5B0.5%2C0.5%2C1%5D%5D).T%0A%20%20%20%20case%20%22-e_3%22%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20n_axis%20%3D%20np.array(%5B%5B0%2C0%2C-1%5D%5D).T%0A%20%20%20%20%20%20%20%20T_0%20%3D%20np.array(%5B%5B0.5%2C0.5%2C0%5D%5D).T%0A%0AT_sigma%20%3D%20sigma.matrix%40n_axis%2F2%0A%0Ax_T_sigma%20%3D%20np.hstack(%5BT_0%2CT_0%2BT_sigma%5D)%0A
    
    
    
    fig_sigma%20%3D%20go.Figure()%0A%0A%0Amatch%20normal_axis%3A%0A%20%20%20%20case%20%22-e_3%22%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20fig_sigma.add_trace(go.Surface(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20x%3Dx_n%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20y%3Dx_n%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20z%3Dz_n%2C%20%20%23%20z%20%3D%200%20plane%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20x%3D%5B%5B0%2C1%5D%2C%5B0%2C1%5D%5D%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20y%3D%5B%5B0%2C0%5D%2C%5B1%2C1%5D%5D%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20z%3D%5B%5B0%2C0%5D%2C%5B0%2C0%5D%5D%2C%20%20%23%20z%20%3D%200%20plane%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20showscale%3DFalse%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20opacity%3D0.5%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20colorscale%3D%5B%5B0%2C%20'blue'%5D%2C%20%5B1%2C%20'blue'%5D%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20))%0A%20%20%20%20case%20%22e_3%22%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20fig_sigma.add_trace(go.Surface(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20x%3Dx_n%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20y%3Dx_n%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20z%3Dz_n%2C%20%20%23%20z%20%3D%200%20plane%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20x%3D%5B%5B0%2C1%5D%2C%5B0%2C1%5D%5D%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20y%3D%5B%5B0%2C0%5D%2C%5B1%2C1%5D%5D%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20z%3D%5B%5B1%2C1%5D%2C%5B1%2C1%5D%5D%2C%20%20%23%20z%20%3D%200%20plane%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20showscale%3DFalse%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20opacity%3D0.5%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20colorscale%3D%5B%5B0%2C%20'blue'%5D%2C%20%5B1%2C%20'blue'%5D%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20))%0A%20%20%20%20case%20%22e_1%22%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20fig_sigma.add_trace(go.Surface(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20x%3Dx_n%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20y%3Dx_n%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20z%3Dz_n%2C%20%20%23%20z%20%3D%200%20plane%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20x%3D%5B%5B1%2C1%5D%2C%5B1%2C1%5D%5D%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20y%3D%5B%5B0%2C1%5D%2C%5B0%2C1%5D%5D%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20z%3D%5B%5B0%2C0%5D%2C%5B1%2C1%5D%5D%2C%20%20%23%20z%20%3D%200%20plane%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20showscale%3DFalse%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20opacity%3D0.5%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20colorscale%3D%5B%5B0%2C%20'blue'%5D%2C%20%5B1%2C%20'blue'%5D%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20))%0A%20%20%20%20case%20%22-e_1%22%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20fig_sigma.add_trace(go.Surface(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20x%3Dx_n%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20y%3Dx_n%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20z%3Dz_n%2C%20%20%23%20z%20%3D%200%20plane%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20x%3D%5B%5B0%2C0%5D%2C%5B0%2C0%5D%5D%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20y%3D%5B%5B0%2C1%5D%2C%5B0%2C1%5D%5D%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20z%3D%5B%5B0%2C0%5D%2C%5B1%2C1%5D%5D%2C%20%20%23%20z%20%3D%200%20plane%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20showscale%3DFalse%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20opacity%3D0.5%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20colorscale%3D%5B%5B0%2C%20'blue'%5D%2C%20%5B1%2C%20'blue'%5D%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20))%0A%20%20%20%20case%20%22-e_2%22%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20fig_sigma.add_trace(go.Surface(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20x%3Dx_n%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20y%3Dx_n%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20z%3Dz_n%2C%20%20%23%20z%20%3D%200%20plane%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20x%3D%5B%5B0%2C0%5D%2C%5B1%2C1%5D%5D%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20y%3D%5B%5B0%2C0%5D%2C%5B0%2C0%5D%5D%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20z%3D%5B%5B0%2C1%5D%2C%5B0%2C1%5D%5D%2C%20%20%23%20z%20%3D%200%20plane%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20showscale%3DFalse%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20opacity%3D0.5%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20colorscale%3D%5B%5B0%2C%20'blue'%5D%2C%20%5B1%2C%20'blue'%5D%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20))%0A%20%20%20%20case%20%22e_2%22%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20fig_sigma.add_trace(go.Surface(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20x%3Dx_n%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20y%3Dx_n%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20z%3Dz_n%2C%20%20%23%20z%20%3D%200%20plane%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20x%3D%5B%5B0%2C0%5D%2C%5B1%2C1%5D%5D%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20y%3D%5B%5B1%2C1%5D%2C%5B1%2C1%5D%5D%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20z%3D%5B%5B0%2C1%5D%2C%5B0%2C1%5D%5D%2C%20%20%23%20z%20%3D%200%20plane%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20showscale%3DFalse%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20opacity%3D0.5%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20colorscale%3D%5B%5B0%2C%20'blue'%5D%2C%20%5B1%2C%20'blue'%5D%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20))%0A%0Afig_sigma.add_trace(go.Scatter3d(%0A%20%20%20%20x%3Dx_T_sigma%5B0%2C%3A%5D%2C%20y%3Dx_T_sigma%5B1%2C%3A%5D%2C%20z%3Dx_T_sigma%5B2%2C%3A%5D%2C%0A%20%20%20%20mode%3D'lines'%2C%0A%20%20%20%20name%3D'Traction%20vector'%2C%0A%20%20%20%20line%3Ddict(color%3D'red'%2C%20width%3D5)%0A))%0A%0Afor%20edge_sigma%20in%20edges%3A%0A%20%20%20%20x_sigma%20%3D%20nodes_0%5B0%2C%20edge_sigma%5D%0A%20%20%20%20y_sigma%20%3D%20nodes_0%5B1%2C%20edge_sigma%5D%0A%20%20%20%20z_sigma%20%3D%20nodes_0%5B2%2C%20edge_sigma%5D%0A%20%20%20%20fig_sigma.add_trace(go.Scatter3d(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20x%3Dx_sigma%2C%20y%3Dy_sigma%2C%20z%3Dz_sigma%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20mode%3D'lines'%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20showlegend%3DFalse%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20line%3Ddict(color%3D'black'%2C%20width%3D3)%0A%20%20%20%20))%0A%0Afig_sigma.update_layout(%0A%20%20%20%20scene%3Ddict(%0A%20%20%20%20%20%20%20%20aspectmode%3D'cube'%2C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20xaxis%3Ddict(range%3D%5B-1%2C%202%5D)%2C%20%20%23%20x-axis%20fixed%20from%200%20to%206%0A%20%20%20%20%20%20%20%20yaxis%3Ddict(range%3D%5B-1%2C%202%5D)%2C%20%20%23%20x-axis%20fixed%20from%200%20to%206%0A%20%20%20%20%20%20%20%20zaxis%3Ddict(range%3D%5B-1%2C%202%5D)%2C%20%20%23%20x-axis%20fixed%20from%200%20to%206%0A%20%20%20%20)%2C%0A%20%20%20%20%23%20scene_camera%3Ddict(%0A%20%20%20%20%23%20%20%20%20%20eye%3Ddict(x%3D1.5%2C%20y%3D1.5%2C%20z%3D1)%2C%0A%20%20%20%20%23%20%20%20%20%20projection%3Ddict(type%3D'perspective')%0A%20%20%20%20%23%20)%2C%0A%20%20%20%20dragmode%3D'turntable'%2C%20%20%23%20%E2%9C%85%20Turntable%20rotation%0A%20%20%20%20title%3D%22Infinitesimal%20volume%20and%20traction%20vector%22%2C%20%0A%20%20%20%20showlegend%20%3D%20True%0A)%0A%0Amo.ui.plotly(fig_sigma)%0A
 Back to top