Mathematical models of nonlinear longitudinal-cross oscillations of object with moving borders


Cite item

Full Text

Abstract

The nonlinear formulation of problems for describing longitudinal-cross oscillations of objects with moving borders is noted. These mathematical models consist of a system of two nonlinear partial differential equations with the higher time derivative of the second order and the fourth-order by the spatial variable. The nonlinear boundary conditions on moving boundary have a higher time derivative of the second order and the third-order by the spatial variable. The geometric nonlinearity, visco-elasticity, the flexural stiffness of the oscillating object and the elasticity of the substrate of object are taken into account. Boundary conditions in the case of energy exchange between the parts of the object on the left and right of the moving boundary are given. The moving boundary has got a joined mass. The elastic nature of borders joining is considered. The longitudinal-cross oscillations of objects with moving borders of high intensity can be described by the resulting differential model. The Hamilton’s variational principle is used in the formulation of the problem.

About the authors

Valeriy N Anisimov

Syzran' Branch of Samara State Technical University

Email: anisimov170159@mail.ru
(Cand. Phys. & Math. Sci.; anisimov170159@mail.ru; Corresponding Author), Head of Dept., Dept. of General-Theoretical Disciplines 45, Sovetskaya str., Syzran', Samara region, 446001, Russian Federation

Vladislav L Litvinov

Syzran' Branch of Samara State Technical University

Email: vladlitvinov@rambler.ru
Teacher, Dept. of General-Theoretical Disciplines 45, Sovetskaya str., Syzran', Samara region, 446001, Russian Federation

References

  1. Горошко О. А., Савин Г. Н. Введение в механику деформируемых одномерных тел переменной длины. Киев: Наукова думка, 1971. 270 с.
  2. Zhu W. D., Chen Y. Theoretical and experimental investigation of elevator cable dynamics and control // J. Vib. Acoust., 2006. vol. 128, no. 1. pp. 66-78. doi: 10.1115/1.2128640.
  3. Самарин Ю. П., Анисимов В. Н. Вынужденные поперечные колебания гибкого звена при разгоне // Изв. вузов. Машиностроение, 1986. № 12. С. 17-21.
  4. Boyle (Jr) J. M., Bhushan B. Vibration modeling of magnetic tape with vibro-impact of tape-guide contact // J. Sound Vibr., 2006. vol. 289, no. 3. pp. 632-655. doi: 10.1016/j.jsv.2005.02.033.
  5. Лежнева А. А. Изгибные колебания балки переменной длины // Изв. АН СССР. МТТ, 1970. № 1. С. 159-161.
  6. Ding Hu, Chen Li-Qun Galerkin methods for natural frequencies of high-speed axially moving beams // J. Sound Vibr., 2010. vol. 329, no. 17. pp. 3484-3494. doi: 10.1016/j.jsv.2010.03.005.
  7. Guo Y., Yang S., Guo W. Analysis of dynamic characteristics of steel spring supported floating track bed // Zhendong Ceshi Yu Zhenduan = Journal of Vibration, Measurement and Diagnosis, 2006. vol. 26, no. 2. pp. 146-150 (In Chinese).
  8. Lei X.-Y Effects of abrupt changes in track foundation stiffness on track vibration under moving loads // Zhendong Gongcheng Xuebao = Journal of Vibration Engineering, 2006. vol. 19, no. 2. pp. 195-199 (In Chinese).
  9. Sahebkar S. M., Ghazavi M. R., Khadem S. E.,Ghayesh M. H. Nonlinear vibration analysis of an axially moving drillstring system with time dependent axial load and axial velocity in inclined well // Mechanism and Machine Theory, 2011. vol. 46, no. 5. pp. 743-760. doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2010.12.003.
  10. Inácio O., Antunes J., Wright M. C. M. Computational modelling of string-body interaction for the violin family and simulation of wolf notes // J. Sound Vibr., 2008. vol. 310, no. 1-2. pp. 260-286. doi: 10.1016/j.jsv.2007.07.079.
  11. Тихонов В. С., Абрамов А. А. Поперечные колебания гибкой нити переменной длины в потоке // Вестник МГУ. Сер. 1, 1993. № 5. С. 45-48.
  12. Весницкий А. И. Волны в системах с движущимися границами. М.: Физматлит, 2001. 320 с.
  13. Анисимов В. Н., Литвинов В. Л. Исследование резонансных свойств механических объектов при помощи метода Канторовича-Галёркина // Вестн. Сам. гос. техн. унта. Сер. Физ.-мат. науки, 2009. № 1(18). С. 149-158. doi: 10.14498/vsgtu658.
  14. Анисимов В. Н., Литвинов В. Л., Корпен И. В. Об одном методе получения аналитического решения волнового уравнения, описывающего колебания систем с движущимися границами // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2012. № 3(28). С. 145-151. doi: 10.14498/vsgtu1079.
  15. Kotera T. Vibration of a string with time-varying length / Memoirs of the Faculty of Engineering, Kobe University, 24, 1978. pp. 45-54 (in Japanese).
  16. Zhu W. D., Zheng N. A. Exact response of a translating string with arbitrarily varying length under general excitation / ASME 2007 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. vol. 1 (September 4-7, 2007), 21st Biennial Conference on Mechanical Vibration and Noise, Parts A, B, and C. Las Vegas, Nevada, USA, 2008. pp. 1995-2013. doi: 10.1115/detc2007-34590.
  17. Zhu W. D., Zheng N. A. Exact response of a translating string with arbitrarily varying length under general excitation // J. Appl. Mech., 2008. vol. 75, no. 3, 031003. 14 pp.. doi: 10.1115/1.2839903
  18. Brake M. R., Wickert J. A. Frictional vibration transmission from a laterally moving surface to a traveling beam // J. Sound Vibr., 2008. vol. 310, no. 3. pp. 663-675. doi: 10.1016/j.jsv.2007.04.029.
  19. Мышкис А. Д. Математика для технических вузов. СПб.: Лань, 2002. 640 с.
  20. Анисимов В. Н., Литвинов В. Л., Корпен И. В. Постановка задачи о колебаниях балки с движущейся подпружиненной опорой // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Техн. науки, 2013. № 1(37). С. 93-98.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2015 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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).