Problems of Structural Dynamics with Negative Time

封面

如何引用文章

全文:

详细

A dynamic problem with negative flow of time is formulated. The conventional equations of motion with the addition of initial conditions are sufficient not only for the analysis of motion of a deformable system under the regular, forward flow of time, but they allow to restore the state of the system for past moments of time. The practical use of solving problems with negative time can be found primarily in testing numerical methods for integrating the equations of motion, since forward and backward algorithms are not identical. The proposed technique of testing numerical methods for solving dynamic problems can be applied virtually to any computational scheme of integrating the equations of motion. Two examples of numerical solution based on explicit computational scheme with Adams extrapolation are presented. The addressed problems deal with the plane deformation state of plates under large displacements. Plate regions are partitioned into triangular finite elements with uniform spacing for spatial meshing. The obtained curvilinear boundaries in this case are stepped. The results of the presented test cases demonstrated good accuracy of the tested method. Problems requiring a large number of integration steps (up to 1 million) were considered, and the system returned to the initial state with high accuracy. The second of the given numerical solutions had a computational scheme of 160 000 finite elements, and the dynamic solution of the problem has a pronounced wave-like behavior. In the examples, data on the recovery of elastic displacement, velocity and stress values are given. The main conclusion of the study is that the proposed technique of control of numerical methods can be effectively applied, especially for problems with wave-like solution properties.

作者简介

Alexey Shtein

Russian University of Transport

Email: avsh7714@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0003-2232-5121
SPIN 代码: 3150-4438

Associate Professor of the Department of Structural Mechanics

Moscow, Russia

Vladimir Zylev

Russian University of Transport

编辑信件的主要联系方式.
Email: zylevvb@ya.ru
ORCID iD: 0000-0001-5160-0389

Doctor of Technical Science, Head of the Department of Structural Mechanics

Moscow, Russia

参考

  1. Karimi Y., Rashahmadi S., Hasanzadeh R. The effects of Newmark method parameters on errors in dynamic extended finite element method. International Journal of Engineering, Transactions A: Basics. 2018;31(1):50–57. https://doi.org/10.5829/ije.2018.31.01a.08
  2. Pasetto M., Waisman H., Chen J.S. A waweform relaxation Newmark method for structural dynamics problems. Computational Mechanics. 2019;63(6):1223–1242. https://doi.org/10.1007/s00466-018-1646-x
  3. Ma K., Du J., Liu Ya. Noninear dynamic behavior analysis of closed-loop self-excited crankshaft model using improved Newmark — β method. Nonlinear Dynamics. 2023;111(6):1223–1242. https://doi.org/10.1007/s11071-022-08100-3
  4. Ye Sh., Xue T., Zhang W. Multi-stage displacement analysis based on real-time dynamic slider method. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2023;174(6):108209. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2023.1082
  5. Soltanieh G., Kabir M.Z., Shariyat M. Improvement of the dynamic instability of shallow hybrid composite cylindrical shells under impulse loads using shape memory alloy wires. Composites Part B: Engineering. 2019;167:167–179. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.12.040
  6. Bezhentseva M.V., Vutsin L.I., Kibets A.I., Krushka L. Finite element method for numerical modeling of elasticplastic deformation of wood under shock loading. Problems of strength and plasticity. 2020;82(4):428–441. (In Russ.) https://doi.org/10.32326/1814-9146-2020-82-4-428-441
  7. Bakushinsky A.B., Leonov A.S. Multifrequency inverse problem of scalar acoustics: remarks on nonuniqueness and solution algorithm. Journal of Mathematical Sciences. 2023;274(4):460–474. https://doi.org/10.1007/s10958-023- 06613-9
  8. Kasenov S., Askerbekova Ja., Tleulesova A. Algorithm construction based on the gradient method of one inverse problem for the acoustics equation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2022;2(5):43–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253568
  9. Belai O.V., Podivilov E.V., Frumin L.L., Shapiro D.A. Inverse scattering problem for the wave equation in a onedimensional inhomogeneous medium. Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2009;45(6):546–553. https://doi.org/10.3103/S8756699009060090
  10. Symes W.W., Chen H., Minkoff S.E. Solution of an acoustic transmission inverse problem by extended inversion. Inverse Problems. 2022;38(11):115003. Available from: https://arxiv.org/pdf/2201.08891 (accessed: 10.12.2023).
  11. Zylev V.B., Shtein A.V. Numerical solution of the problem of nonlinear oscillations of a system of threads. Structural Mechanics and Analysis of Constructions. 1986;6:58–61. (In Russ.)
  12. Zylev V.B. Computational methods in nonlinear mechanics of structures. Moscow: NIC “Inzhener” Publ.; 1999. (In Russ.) ISBN 5-8208-0012-5
  13. Alexandrov A.V., Potapov V.D., Zylev V.B. Construction mechanics. In 2 books. Book 2. Dynamics and stability of elastic systems. Moscow: Vysshaya shkola Publ.; 2008. (In Russ.) ISBN: 9785060053579
  14. Zylev V.B., Grigoriev N.A., Alferov I.V. About the acceleration of points of elastic bodies in collisions. Structural Mechanics and Analysis of Constructions. 2019;2(283):59–61. (In Russ.) EDN: DJHVAE

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».