This paper presents an analysis of the stability of Timoshenko beams which uses Eringen'snonlocal elasticity theory. A numerical algorithm based on the exact solution for the freevibration of segmental Timoshenko beams was formulated. The algorithm enables one tocalculate, with any degree of accuracy, the critical load levels in the beams on the macro andnanoscale. The beams were subjected to conservative and nonconservative static loads. Thelevels of critical loads in the beams were analysed assuming a functional dependence of thenonlocal parameters on the vibrational frequency and the state of stress.
Przedstawiono ideę iteracyjnej metody wariacyjnej VIM i pokazano jej skuteczność w analizie zwichrzenia pryzmatycznej belki poddanej obciążeniu równomiernie rozłożonemu. Wartości obciążeń krytycznych uzyskanych z rozwiązań analitycznych przy zastosowaniu metody VIM porównano z wartościami obliczonymi metodą elementów skończonych.
EN
The paper presents the idea of variational iteration method (VIM) and indicates its efficiency in stability analysis of prismatic beam under uniformly distributed load. The results obtained by using VIM were compared with the critical loads computed by finite element method.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
A numerical technique for solving the linear problems of the calculus of variations is presented in this paper. Multiwavelets and multiwavelet packets of Legendre functions are used as basis functions in the Ritz method of formulation. An operational matrix of integration of multiwavelets and multiwavelet packets is introduced and is used to reduce the calculus of variation problem to the solution of the system of algebraic equations. The algorithm is applied to the analysis of mechanic problems which are formulated as func-tionals. Two examples are considered in this paper. The first example concerns the stability problem of a Euler–Bernoulli beam and the second one presents the calculation of the extreme value of the functional which defines the potential energy of an elastic string. The presented method yields the approximate solutions which are convergent to accurate results.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The aim of this paper is to demonstrate the effectiveness of VIM in the analysis of the stability of prismatic and nonprismatic (multisegmental) Euler–Bernoulli beams under static nonconservative loads. The application of VIM to the analysis of beam problems may lead to solutions which can form the basis for the evaluation of the quality of the numerical methods used in the problems. The general Lagrange multipliers for the Euler–Bernoulli beam equation are presented. The convergence of VIM for the multipliers is discussed and an exemplary solution to the problem of the stability of the multisegmental beam under nonconservative loads is presented.
Rozważania dotyczą drewnianych wypukłych, podpartych przegubowo słupów obciążonych siłą skupioną przyłożoną do górnego węzła. Przeanalizowano numerycznie wpływ wypukłości słupa na wartość obciążenia krytycznego oraz nośność słupa. Otrzymane równanie różniczkowe osi odkształconej o zmiennych współczynnikach – opisujące zagadnienie stateczności – rozwiązano za pomocą metody strzałów.
EN
The stability analysis of timber convex columns with pinned ends loaded with a concentrated force applied to the upper node has been presented. The impact of bulge of the column on the value of critical load and resistance of the column was numerically identified. A differential equation with ariable coefficients governing lateral buckling of the column was solved by the shooting method.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Cellular automata procedure for the analysis of nonlinear viscously damped transverse vibrations of two-parameter elastic foundation was defined. Parameters were obtained by comparing the cellular automata defining rules with relations resulting from the discrete form of the mathematical description of the string modelling the foundation's surface layer. A series of numerical analysis of a foundation under arbitrary static or dynamic load, including moving forces and the simulation of the behaviour of rigid structures on a foundation were done. Numerical results demonstrate that cellular automata can constitute a simple and effective tool for the analysis of two-parameter elastic foundation complex problems which have not been analyzed in this way before.
PL
W artykule zdefiniowano procedurę automatów komórkowych, którą przystosowano do analizy nieliniowych, wiskotycznie tłumionych drgań poprzecznych dwuparametrowego podłoża sprężystego. Parametry automatów komórkowych otrzymano porównując reguły definiujące ewolucję CA ze związkami wprost wynikającymi z dyskretnej postaci matematycznego opisu drgań struny modelującej warstwę wierzchnią podłoża. Przeprowadzono szereg analiz numerycznych zachowania się podłoża sprężystego pod działaniem obciążeń statycznych i dynamicznych, obciążeń ruchomych i obciążeń sztywnymi blokami. Wykonane testy numeryczne pokazują, że automaty komórkowe mogą być prostym i skutecznym narzędziem analizy szeregu złożonych zagadnień zachowania się dwuparametrowego podłoża sprężystego dotychczas tym sposobem nie analizowanych.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Cellular automata procedure for the analysis of nonlinear viscously damped transverse string vibrations was defined. Parameters were obtained by comparing the cellular automata defining rules with relations resulting from the discrete form of the mathematical description of the investigated phenomenon. A series of numerical tests that were run confirmed the agreement between the obtained results and the solutions found in the literature. Numerical results demonstrate that cellular automata can constitute a simple and effective tool for the analysis of a range of complex problems which have not been analyzed in this way before.
PL
W artykule zdefiniowano procedurę automatów komórkowych, którą przystosowano do analizy nieliniowych, wiskotycznie tłumionych drgań poprzecznych struny. Parametry automatów komórkowych otrzymano porównując reguły definiujące ewolucję CA ze związkami wprost wynikającymi z dyskretnej postaci matematycznego opisu zjawiska. Przeprowadzono szereg testów numerycznych potwierdzających jakościową i ilościową zgodność otrzymywanych wyników z rozwiązaniami znanymi z literatury. Wykonane testy numeryczne pokazują, że automaty komórkowe mogą być prostym i skutecznym narzędziem analizy szeregu złożonych zagadnień dotychczas tym sposobem nie analizowanych.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The identification of mathematical models which can represent discrete dynamic systems is a problem of considerable importance in applied mechanics. The algorithm is tested on single degree of freedom system, which is described by linear and nonlinear differential equations with constant and variable coef-ficients.
PL
W zagadnieniach identyfikacji parametrycznej bardzo ważne jest wyznaczanie pochodnych sygnału. Wyznaczenie pochodnych jest szczególnie trudne wtedy, gdy w wyniku przeprowa-dzonych pomiarów dysponujemy często losowo zaburzonym i obarczonym błędem pomiarem, którym może być na przykład przemieszczenie punktu konstrukcji, a przyjęty model matema-tyczny ma postać równania różniczkowego z wysokimi pochodnymi mierzonej wielkości. Ce-lem niniejszego artykułu jest wykazanie skuteczności pakietowej analizy falkowej w poszuki-waniu dobrych reprezentacji pochodnych analizowanego sygnału. Podstawą pakietowej analizy falkowej są funkcje Walsha oparte na filtrze Haara. Zaproponowany algorytm, który opiera się na pakietowej analizie falkowej, pozwala wygenerować pochodne wyższych rzędów. Po-chodne te następnie wykorzystuje się w procesie identyfikacji parametrów modeli matema-tycznych opisujących zadany układ. Do identyfikacji zastosowano procedurę najmniejszych kwadratów i wykorzystano ją do analizy wybranych modeli liniowych i nieliniowych, w któ-rych występują pochodne do czwartego rzędu włącznie. Zaproponowany algorytm, poparty przedstawionymi analizami, potwierdza skuteczność i efektywność pakietowej analizy falko-wej w identyfikacji parametrów dyskretnych liniowych i nieliniowych układów dynamicznych.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Algorithms using wavelet-packet bases for solving initial-value problems described by systems of linear differential equations with constant or variable coefficients have been demonstrated. Algorithms which use expansions of the derivative of state variables and expansions of the state variables in any wavelet-packet basis were described and compared. The results of the analyses were compared with the results yielded by classical methods of solving initial-value problems in their differential formulation and with exact results. The convergence, computational accuracy and efficiency of the algorithms were tested. Special attention was devoted to different possible forms of operational matrices, which generalize the latter’s conventional formulations and significantly affect computational accuracy.
PL
Pokazano możliwość wykorzystania falkowych baz pakietowych w algorytmach rozwiązywania zagadnień początkowych mechaniki opisywanych układami liniowych równań różniczkowych ze stałymi bądź zmiennymi współczynnikami. Przedstawiono i porównano algorytmy wykorzystujące rozwinięcia pochodnej zmiennych stanu i rozwinięcia zmiennej stanu w dowolnej bazie pakietowej. Wyniki analiz porównano z wynikami otrzymywanymi z wykorzystaniem klasycznych metod rozwiązywania zagadnień początkowych i z wynikami dokładnymi. Testowano zarówno zbieżność i dokładność obliczeń, jak i efektywność algorytmów mierzoną czasem trwania analiz. Szczególną uwagę zwrócono na różne możliwe postaci macierzy operacyjnych, które uogólniają ich tradycyjne sformułowania i które mają istotny wpływ na dokładność obliczeń. Sformułowano tak zwane modyfikowane macierze operacyjne, których wpływ na otrzymywane wyniki testowano przy różnych bazach i różnych stopniach aproksymacji przestrzeni rozwiązań. Falkowe pakiety Walsha stanowią dobre bazy w metodach numerycznego całkowania zagadnień początkowych mechaniki ze stałymi bądź zmiennymi współczynnikami.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
An algorithm for the identification of the parameters of models, based on the least-squares method and exploiting the properties of the signal wavelet packet analysis, has been proposed. A short introduc-tion to wavelet and wavelet packets’ analysis was presented. It has been shown that the n-th step of the Walsh wavelet packet analysis can yield filtered, smooth forms of the deterministic or randomly disturbed signal and its derivatives, which generally enable the identification of the model parameters being sought. Multipliers needed to determine the actual, discrete values of the signal function and its derivatives have been formulated. The proposed approach to the identification of model parameters has been validated for linear and nonlinear differential equations of the first to fourth order inclusive. It was stated that the Walsh wavelet packet analysis is an efficient and numerically effective tool in parameters identification process of complicated nonlinear problems of mechanics.
PL
W artykule przedstawiono algorytm identyfikacji parametrów modeli, w postaci liniowych i nieliniowych równań różniczkowych, oparty na metodzie najmniejszych kwadratów i wyko-rzystujący właściwości pakietowej, falkowej analizy sygnału. Przedstawiono podstawy analizy falkowej i pakietowej ana lizy falkowej. Pokazano, że n-ty etap analizy pakietowej z bazą Walsha może być źródłem filtrowanych, wygładzonych postaci deterministycznego bądź loso-wo zakłóconego sygnału i jego pochodnych, które na ogół z powodzeniem pozwalają identyfi-kować poszukiwane parametry modeli. Sformułowano mnożniki, które są niezbędne do określenia rzeczywistych, dyskretnych wartości funkcji i jej pochodnych. Zaproponowane podej-ście do identyfikacji parametrów modelu testowano na liniowych i nieliniowych równaniach różniczkowych do rzędu czwartego włącznie. Stwierdzono, że pakietowa analiza falkowa z bazą Walsha może być skutecznym i numerycznie efektywnym narzędziem w procesie identy-fikacji parametrycznej złożonych nieliniowych modeli zagadnień mechaniki.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.