Analysis of nonstationary vibrations of a nonlinear plate on an elastic half-space via ray expansions
- Autores: Shitikova M.V.1, Bespalova A.S.1
-
Afiliações:
- National Research Moscow State University of Civil Engineering
- Edição: Volume 89, Nº 6 (2025)
- Páginas: 1073-1086
- Seção: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0032-8235/article/view/364156
- DOI: https://doi.org/10.7868/S3034575825060149
- ID: 364156
Citar
Resumo
The ray method is an effective method for solving problems related to the generation and propagation of wave surfaces of strong and weak discontinuities, including problems of dynamic contact interaction. Nonstationary vibrations could be caused by the action of instantaneous loads on the plate, resulting in the propagation of wave surfaces of strong and weak discontinuity in an elastic half-space. The solution behind the wave fronts up to the contact boundary is constructed using ray expansions. Unknown functions entering in the coefficients of the ray series and in the equation of plate motion are determined from the boundary conditions of the contact interaction between the plate and the half-space. The “manual” procedure (without using any mathematical packages) for calculating the ray series coefficients is rather cumbersome, therefore an algorithm to solve this problem using the Maplesoft has been suggested by the authors for different types of contact conditions first for linear problems. In this paper, the ray method and the developed algorithm are applied to analyze the unsteady response of an infinitely long elastic nonlinear classical von Karman plate of constant thickness lying on an elastic isotropic half-space.
Palavras-chave
Sobre autores
M. Shitikova
National Research Moscow State University of Civil Engineering
Autor responsável pela correspondência
Email: ShitikovaMV@mgsu.ru
Moscow 127238 Russia
A. Bespalova
National Research Moscow State University of Civil Engineering
Email: BespalovaAS@mgsu.ru
Moscow 127238 Russia
Bibliografia
- Поручиков В.Б. Методы динамической теории упругости. М.: Наука, 1986.
- Рахматулин Х.А., Демьянов Ю.А. Прочность при интенсивных кратковременных нагрузках. 2-е изд. М.: Университетская книга, 2020.
- Горшков А.Г., Тарлаковский Д.В. Динамические контактные задачи с подвижными границами. М.: Физматлит, 1995.
- Сеймов В.М. Динамические контактные задачи. Киев: Наукова думка, 1976.
- Вестяк А.В., Горшков А.Г., Тарлаковский Д.В. Нестационарное взаимодействие деформируемых тел с окружающей средой // Итоги науки и техники. Серия: Механика деформируемого твердого тела. М.: ВИНИТИ, 1983. Т. 15. С. 69–148.
- Shitikova M.V. Wave theory of impact and Professor Yury Rossikhin contribution in the field (A memorial survey) // J. of Material Eng.& Perform. 2019. V. 28. P. 3161–3173. https://doi.org/10.1007/s11665-018-3824-6
- Rossikhin Yu.A., Shitikova M.V. Ray method for solving dynamic problems connected with propagation of wave surfaces of strong and weak discontinuities // Appl. Mech. Rev. 1995. V. 48, № 1. P. 1–39. http://dx.doi.org/10.1115/1.3005096
- Подильчук Ю.Н., Рубцов Ю.К. Лучевые методы в теории распространения и рассеяния волн. Киев: Наукова думка, 1988.
- Подильчук Ю.Н., Рубцов Ю.К. Применение лучевых методов в задачах распространения и рассеяния волн (обзор) // Прикл. механика. 1996. Т. 32. № 12. С. 3–28.
- Achenbach J.D. Wave Propagation in Elastic Solids. Series in Applied Mathematics and Mechanics. North-Holland: Elsevier, 1973.
- Россихин Ю.А. О нестационарных колебаниях пластин на упругом основании // ПММ. 1978. Т. 42. № 2. С. 333–339.
- Rossikhin Yu.A., Shitikova M.V. Non-stationary vibrations of a plate on an elastic half-space // J. Sound&Vibr. 1995. V. 181. № 3. P. 417–429. https://doi.org/10.1006/jsvi.1995.0149
- Rossikhin Yu.A., Shitikova M.V. Thermal shock upon the surface of a plate resting on a thermoelastic isotropic half-space // J. Thermal Stresses. 1995. V. 18. № 3. P. 291–311. https://doi.org/10.1080/01495739508946304
- Achenbach J.D., Gautesen A.K., McMaken H. Ray Methods for Waves in Elastic Solids. Boston: Pitman, 1982.
- Shitikova M.V., Bespalova A.S. Numerical analysis of unsteady vibrations of a plate resting on an elastic isotropic half-space // WSEAS Trans. Appl. Theor. Mech. 2024. V. 19. P. 12–20. https://doi.org/10.37394/232011.2024.19.2
- Rossikhin Yu.A., Shitikova M.V. To the construction of uniformly valid forward-area asymptotics in terms of ray method in dynamic problems of linear viscoelasticity // Trans. ASME. J. Appl. Mech. 1994. V. 61. № 3. P. 744–746. https://doi.org/10.1115/1.2901532
- Altenbach H., Öchsner А. (editors). Encyclopedia of Continuum Mechanics/ Berlin-Heidelberg: Springer, 2020. https://doi.org/10.1007/978-3-662-53605-6
- Rossikhin Yu.A., Shitikova M.V. Ray expansion theory // Encyclopedia of Continuum Mechanics. 2020. Vol. 3. P. 2126–2141. https://doi.org/10.1007/978-94-007-2739-7_940
- Rossikhin Yu.A., Burenin A.A., Potianikhin D.A. Shock waves via ray expansions // Encyclopedia of Continuum Mechanics, 2020, vol. 3, pp. 2264–2279. https://doi.org/10.1007/978-3-662-53605-6_100-1
- Chigarev A.V., Chigarev Yu.V. Rays propagation in inhomogeneous media // Encyclopedia of Continuum Mechanics. 2020. Vol. 3. P. 2170–2180. https://doi.org/10.1007/978-3-662-55771-6_101
- Rossikhin Yu.A., Shitikova M.V. Discontinuity surfaces in elasto-visco-plastic medium // Encyclopedia of Continuum Mechanics. 2020. Vol. 1. P. 635–642. https://doi.org/10.1007/978-3-662-55771-6_105
- Chigarev A.V., Chigarev Yu.V. Nonlinear rays and fronts dynamics in stochastically inhomogeneous media and in media with deterministic structure // Encyclopedia of Continuum Mechanics. 2020. Vol. 3. P. 1847–1863. https://doi.org/10.1007/978-3-662-55771-6_107
- Rossikhin Yu.A., Shitikova M.V. Ray expansions in dynamic contact problems // Encyclopedia of Continuum Mechanics. 2020. Vol. 3. P. 1-19. https://doi.org/10.1007/978-3-662-53605-6_98-1
- Rossikhin Yu.A., Shitikova M.V. Ray expansions in impact interaction problems // Encyclopedia of Continuum Mechanics. 2019. Vol. 3. P. 1–11. https://doi.org/10.1007/978-3-662-53605-6_99-1
- Томас Т. Пластическое течение и разрушение в твердых телах. М.: Мир, 1964.
- Achenbach J.D., Reddy D.P. Note on wave propagation in linearly viscoelastic media // ZAMP. 1967. V. 18. P. 141–144. https://doi.org/10.1007/BF01593905
- Morfey C.L., Cotaras F.D. Propagation in inhomogeneous media (Ray theory) // Nonlinear Acoustics. 2024. P. 337–370. https://doi.org/10.1007/978-3-031-58963-8_12
- Amiri S.N., Esmaeily A. Transient wave propagation in non-homogeneous viscoelastic media // IREME. 2013. Vol. 7. № 5. P. 847–856. https://doi.org/10.15866/IREME.V7I5.3858
- Sun C.-T. Transient rotary shear waves in nonhomogeneous viscoelastic media // Int. J. Solids&Struct. 1971. V. 7. № 1. P. 25–37. https://doi.org/10.1016/0020-7683(71)90016-3
- Rossikhin Yu.A., Shitikova M.V. Transient waves in Cosserat beams, Ray expansion approach // Encyclopedia of Continuum Mechanics. 2020. Vol. 3. P. 2563–2572. https://doi.org/10.1007/978-3-662-55771-6_103
- Rossikhin Yu.A., Shitikova M.V. A new approach for studying the transient response of thin-walled beams of open profile with Cosserat-type micro-structure // Composite Struct. 2017. V. 169. № 4. P. 153–166. http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.01.053
- Rossikhin Yu.A., Shitikova M.V. Transient waves propagation in the Mindlin microelastic medium // Mech. Adv. Mat. Struct. 2019. V. 27. № 19. P. 1–5. doi: 10.1080/15376494.2018.1524033
- Мурашкин Е.В., Радаев Ю.Н. Об одном псевдотензорном обобщении связывающих двусторонних граничных условий Югонио-Адамара // Вестник ЧГПУ им. И.Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2021. № 2. С. 104–114. https://doi.org/10.37972/chgpu.2021.48.2.013
- Murashkin E.V., Radayev Yu.N. On a classification of weak discontinuities in micropolar thermoelasticity // Mat. Phys. Mech. 2015. V. 23. P. 10–13.
- Мурашкин Е.В., Радаев Ю.Н. О сильных и слабых разрывах связанного термомеханического поля в термоупругих микрополярных континуумах второго типа // Вестник Самарского ГТУ. Серия: физ.-мат. науки. 2014. № 4. С. 85–97. http://dx.doi.org/10.14498/vsgtu1331
- Rossikhin Yu.A., Shitikova M.V. Dynamic Response of Pre-Stresses Spatially Curved Thin-Walled Beams of Open Profile // Springer Briefs in Appl. Sci.&Techn. Berlin-Heidelberg: Springer, 2011. https://doi.org/10.1007/978-3-642-20969-7
- Burenin A.A., Gerasimenko E.A., Kovtanyuk L.V. On the unloading dynamics in an elastic/viscoplastic material predeformed by viscometric twisting // Mat. Phys.&Mech. 2023. V. 51. № 1. P. 68–83. http://dx.doi.org/10.18149/MPM.5112023_7
- Герасименко Е.А. К проблеме выделения разрывов в численных расчетах динамики деформирования // Ученые записки Комс.-на-Амуре гос. унив. 2022. № 5. С. 46–54. https://doi.org/10.17084/20764359-2022-61-46
- Буренин А.А., Герасименко Е.А. О поверхностях разрывов деформаций в динамике упругих сред // Изв. ТулГУ. Техн. науки. 2023. № 7. С. 55–60. https://doi.org/10.24412/2071-6168-2023-7-55-56
- Рагозина В.Е., Иванова Ю.Е., Дудко О.В. О лучевых приближенных прифронтовых решениях в осесимметричной динамике деформаций линейно упругого полупространства // Сиб. жур. индуст. матем. 2024. Т. 27. № 3. С. 126–142. https://doi.org/10.33048/SIBJIM.2024.27.309
- Прочность, устойчивость, колебания // Справочник под ред. И.А. Биргера и Я.Г. Пановко. М.: Машиностроение, 1968. Т. 3.
Arquivos suplementares

