Application of hybrid asymptotic methods and modern software for mathematical models developing for nonlinear dynamics of structures with variables in time parameters

S Homeniuk,D Gristchak,S Grebenyuk

doi:10.15588/1607-6885-2020-2-9

Abstract

The relevance. The aerospace domain requires studies of mathematical models of nonlinear dynamic structures with time-varying parameters. The aim of the work. To obtain an approximate analytical solution of nonlinear forced oscillations of the designed models with time-dependent parameters. The research methods. A hybrid approach based on perturbation methods, phase integrals, Galorkin orthogonalization criterion is used to obtain solutions. Results. Nonlocal investigation of nonlinear systems behavior is done using results of analytical and numerical methods and developed software. Despite the existence of sufficiently powerful numerical software systems, qualitative analysis of nonlinear systems with variable parameters requires improved mathematical models based on effective analytical, including approximate, solutions, which using numerical methods allow to provide a reliable analysis of the studied structures at the stage designing. An approximate solution in analytical form is obtained with constant coefficients that depend on the initial conditions. Conclusions. The approximate analytical results and direct numerical solutions of the basic equation were compared which showed a sufficient correlation of the obtained analytical solution. The proposed algorithm and program for visualization of a nonlinear dynamic process could be implemented in nonlinear dynamics problems of systems with time-dependent parameters.

Highlights

Ключові слова: математична модель, нелінійна динаміка, аерокосмічна система, гібридний асимптотичний метод, нелінійна система із змінними параметрами
У даному досліджені аналіз математичних моделей нелінійної динаміки конструкцій із параметрами, залежними від часу, пропонується будувати на впровадженні гібридного асимптотичного підходу на базі асимптотичних методів збурення, методу фазних інтегралів у комбінації із принципом ортогоналізації за Гальоркіним [9,10,11,12,13], застосуванні комп’ютерної алгебри і чисельного алгоритму візуалізації нелінійного динамічного процесу [1, 14]
ConclusionsThe approximate analytical results and direct numerical solutions of the basic equation were compared which showed a sufficient correlation of the obtained analytical solution

Summary

МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ В МЕТАЛУРГІЇ ТА МАШИНОБУДУВАННІ

Отримання наближеного аналітичного розв’язку нелінійних вимушених коливань моделі конструкції з параметрами, залежними від часу. Запропоновані алгоритм та програма візуалізації нелінійного динамічного процесу може бути запроваджено у суміжних задачах нелінійної динаміки систем з параметрами, залежними від часу. У даному досліджені аналіз математичних моделей нелінійної динаміки конструкцій із параметрами, залежними від часу, пропонується будувати на впровадженні гібридного асимптотичного підходу на базі асимптотичних методів збурення, методу фазних інтегралів у комбінації із принципом ортогоналізації за Гальоркіним [9,10,11,12,13], застосуванні комп’ютерної алгебри і чисельного алгоритму візуалізації нелінійного динамічного процесу [1, 14]. Запропоновані алгоритм та програма візуалізації нелінійного динамічного процесу може бути запроваджено у суміжних проблемах нелінійної динаміки систем з параметрами, залежними від часу

Список літератури

Results

Conclusions