‘Blinking’ and ‘gliding’ eigenfrequencies of oscillations of elastic bodies with blunted cuspidal sharpenings

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The spectrum of a two-dimensional problem in elasticity theory is investigated for a body $\Omega^h$ with a cuspidal sharpening with a short tip of length $h>0$ that is broken off. It is known that when the tip is in place, the spectrum of the problem for $\Omega^0$ has a continuous component $[\Lambda_\dagger,+\infty)$ with positive cut-off point $\Lambda_\dagger>0$. We show that each point $\Lambda>\Lambda_\dagger$ is a ‘blinking’ eigenvalue, that is, it is an actual eigenvalue of the problem in $\Omega^h$ ‘almost periodically’ in the scale of $|\ln h|$. Among families of eigenvalues $\Lambda^h_{m(h)}$, which continuously depend on $h$, we discover ‘gliding’ eigenvalues, which fall down along the real axis at a great rate, $O((\Lambda^h_{m(h)}-\Lambda_\dagger)h^{-1}|\ln h|^{-1})$, but then land softly on the threshold $\Lambda_\dagger$. This reveals a new way of forming the continuous spectrum of the problem for a cuspidal body $\Omega^0$ from the system of discrete spectra of the problems in the $\Omega^h$, $h>0$. In addition, there may be ‘hardly movable’ eigenvalues, which remain in a small neighbourhood of a fixed point for all small $h$, in contrast to ‘gliding’ eigenvalues. Bibliography: 30 titles.

About the authors

Sergei Aleksandrovich Nazarov

St. Petersburg State University, Mathematics and Mechanics Faculty

Email: srgnazarov@yahoo.co.uk
Doctor of physico-mathematical sciences, Professor

References

  1. С. А. Назаров, “О спектре задачи теории упругости для тела пикообразной формы”, Сиб. матем. журн., 49:5 (2008), 1105–1127
  2. V. Kozlov, S. A. Nazarov, “On the spectrum of an elastic solid with cusps”, Adv. Differential Equations, 21:9-10 (2016), 887–944
  3. С. А. Назаров, Асимптотическая теория тонких пластин и стержней, т. 1, Понижение размерности и интегральные оценки, Науч. кн., Новосибирск, 2002, 406 с.
  4. М. А. Миронов, “Распространение изгибной волны в пластине, толщина которой плавно уменьшается до нуля на конечном интервале”, Акустический журнал, 34:3 (1988), 546–547
  5. V. V. Krylov, “New type of vibration dampers utilising the effect of acoustic “black holes””, Acta Acustica united with Acustica, 90:5 (2004), 830–837
  6. Т. Като, Теория возмущений линейных операторов, Мир, М., 1972, 740 с.
  7. V. A. Kozlov, S. A. Nazarov, “Waves and radiation conditions in a cuspidal sharpening of elastic bodies”, J. Elasticity, 132:1 (2018), 103–140
  8. Н. А. Умов, Уравнения движения энергии в телах, Тип. Ульриха и Шульце, Одесса, 1874, 58 с.
  9. Л. И. Мандельштам, Полное собрание трудов, т. 5, Лекции по оптике, теории относительности и квантовой механике, Изд-во АН СССР, М., 1950, 470 с.
  10. И. И. Ворович, В. А. Бабешко, Динамические смешанные задачи теории упругости для неклассических областей, Наука, М., 1979, 320 с.
  11. C. А. Назаров, “Условия излучения Умова–Мандельштама в упругих периодических волноводах”, Матем. сб., 205:7 (2014), 43–72
  12. C. А. Назаров, “Асимптотический анализ произвольно анизотропной пластины переменной толщины (пологой оболочки)”, Матем. сб., 191:7 (2000), 129–159
  13. С. А. Назаров, Б. А. Пламеневский, Эллиптические задачи в областях с кусочно гладкой границей, Наука, М., 1991, 336 с.
  14. C. А. Назаров, ““Блуждающие” собственные частоты двумерного упругого тела с обломанным пиком”, Докл. РАН, 477:2 (2017), 163–167
  15. Ю. Н. Работнов, Механика деформируемого твердого тела, 2-е изд., Наука, М., 1988, 712 с.
  16. В. А. Кондратьев, О. А. Олейник, “Краевые задачи для системы теории упругости в неограниченных областях. Неравенство Корна”, УМН, 43:5(263) (1988), 55–98
  17. О. А. Ладыженская, Краевые задачи математической физики, Наука, М., 1973, 407 с.
  18. Г. Фикера, Теоремы существования в теории упругости, Мир, М., 1974, 159 с.
  19. М. Ш. Бирман, М. З. Соломяк, Спектральная теория самосопряженных операторов в гильбертовом пространстве, Изд-во Ленингр. ун-та, Л., 1980, 264 с.
  20. М. И. Вишик, Л. А. Люстерник, “Регулярное вырождение и пограничный слой для линейных дифференциальных уравнений с малым параметром”, УМН, 12:5(77) (1957), 3–122
  21. C. А. Назаров, “Дополнения к доказательству весового неравенства Корна для упругого тела с пикообразным заострением”, Проблемы матем. анализа, 63, Тамара Рожковская, Новосибирск, 2012, 83–113
  22. R. Leis, Initial boundary value problems in mathematical physics, B. G. Teubner, Stuttgart; John Wiley & Sons, Ltd., Chichester, 1986, viii+266 pp.
  23. В. А. Кондратьев, “Краевые задачи для эллиптических уравнений в областях с коническими или угловыми точками”, Тр. ММО, 16, Изд-во Моск. ун-та, М., 1967, 209–292
  24. В. Г. Мазья, Б. А. Пламеневский, “О коэффициентах в асимптотике решений эллиптических краевых задач в областях с коническими точками”, Math. Nachr., 76 (1977), 29–60
  25. M. L. Williams, “Stress singularities resulting from various boundary conditions in angular corners of plate in extension”, J. Appl. Mech., 19:2 (1952), 526–528
  26. В. З. Партон, П. И. Перлин, Методы математической теории упругости, Наука, М., 1981, 688 с.
  27. И. С. Зорин, С. А. Назаров, “Краевой эффект при изгибе тонкой трехмерной пластины”, ПММ, 53:4 (1989), 642–650
  28. С. А. Назаров, “Асимптотика решения спектральной задачи Стеклова в области с затупленным пиком”, Матем. заметки, 86:4 (2009), 571–587
  29. Ф. Л. Бахарев, С. А. Назаров, “О структуре спектра задачи теории упругости для тела со сверхострым пиком”, Сиб. матем. журн., 50:4 (2009), 746–756
  30. С. А. Назаров, “Упругие волны, захваченные однородным анизотропным полуцилиндром”, Матем. сб., 204:11 (2013), 99–130

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2019 Nazarov S.A.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).