Un método de diferencia compacta Crank-Nicolson para ecuaciones de vibración de placas amortiguadas fraccionarias en el tiempo
Autores: Wu, Cailian; Wei, Congcong; Yin, Zhe; Zhu, Ailing
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un método de diferencia compacta Crank-Nicolson para ecuaciones de vibración de placas amortiguadas fraccionarias en el tiempo
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Análisis matemático
Palabras clave
Papel
Crank-Nicolson
Método de diferencia compacta
Fraccional en el tiempo
Vibración de placa amortiguada
Ecuaciones diferenciales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo discute el método de diferencia compacta Crank-Nicolson para problemas de vibración de placas amortiguadas de orden fraccional en el tiempo. Para las ecuaciones de vibración de placas amortiguadas de orden fraccional en el tiempo, introducimos la derivada espacial de segundo orden y la derivada temporal de primer orden para convertir ecuaciones diferenciales de cuarto orden en sistemas de ecuaciones diferenciales de segundo orden. Discretizamos la derivada espacial mediante diferencia compacta y aproximamos la derivada de orden entero en el tiempo y la derivada de orden fraccional mediante diferencia central e interpolación L1, respectivamente, para obtener los formatos de diferencia compacta con precisión espacial de cuarto orden y precisión temporal de orden (). Aplicamos el método de energía para analizar la estabilidad y convergencia de este formato de diferencia. Proporcionamos casos numéricos, que no solo validan el orden de convergencia y la viabilidad del formato de diferencia dado, sino que también simulan la influencia del coeficiente de amortiguamiento en la amplitud de la vibración de la placa.
Descripción
Este artículo discute el método de diferencia compacta Crank-Nicolson para problemas de vibración de placas amortiguadas de orden fraccional en el tiempo. Para las ecuaciones de vibración de placas amortiguadas de orden fraccional en el tiempo, introducimos la derivada espacial de segundo orden y la derivada temporal de primer orden para convertir ecuaciones diferenciales de cuarto orden en sistemas de ecuaciones diferenciales de segundo orden. Discretizamos la derivada espacial mediante diferencia compacta y aproximamos la derivada de orden entero en el tiempo y la derivada de orden fraccional mediante diferencia central e interpolación L1, respectivamente, para obtener los formatos de diferencia compacta con precisión espacial de cuarto orden y precisión temporal de orden (). Aplicamos el método de energía para analizar la estabilidad y convergencia de este formato de diferencia. Proporcionamos casos numéricos, que no solo validan el orden de convergencia y la viabilidad del formato de diferencia dado, sino que también simulan la influencia del coeficiente de amortiguamiento en la amplitud de la vibración de la placa.