La influencia de la derivada fraccional de Caputo en las ecuaciones de Maxwell fraccionarias en el tiempo de un cuerpo electromagnético infinito con una cavidad cilíndrica bajo cuatro teoremas termoelásticos diferentes
Autores: Al-Lehaibi, Eman A. N.; Youssef, Hamdy M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
La influencia de la derivada fraccional de Caputo en las ecuaciones de Maxwell fraccionarias en el tiempo de un cuerpo electromagnético infinito con una cavidad cilíndrica bajo cuatro teoremas termoelásticos diferentes
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Nuevo modelado matemático
Termoelástico
Cuerpo infinito electromagnético
Cavidad cilíndrica
Técnicas de transformada de Laplace
Parámetro fraccional de tiempo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo introduce un nuevo modelado matemático de un cuerpo infinito termoelástico y electromagnético con una cavidad cilíndrica en el contexto de cuatro teoremas termoelásticos diferentes; tipo-I de Green-Naghdi, tipo-III, Lord-Shulman y Moore-Gibson-Thompson. Debido a la convergencia de las cuatro teorías bajo estudio y a la simplicidad de integrarlas en una ecuación unificada que incluya estas teorías, se estudiaron juntas. El plano de unión de la superficie de la cavidad está sujeto a calor de tipo rampa y está conectado a una base rígida para detener el desplazamiento. La novedad de este trabajo es considerar las ecuaciones fraccionarias en el tiempo de Maxwell bajo la definición de derivada fraccionaria de Caputo. Se utilizaron técnicas de transformada de Laplace para obtener soluciones mediante un enfoque directo. Las inversiones de la transformada de Laplace se calcularon utilizando el método de iteración de Tzou. Se obtuvieron numéricamente las distribuciones de incremento de temperatura, deformación, desplazamiento, tensión, campo eléctrico inducido y campo magnético inducido, y se representaron en figuras. El parámetro fraccional en el tiempo de las ecuaciones de Maxwell tiene un impacto significativo en todas las funciones mecánicas estudiadas y no afecta la función térmica. El parámetro fraccional en el tiempo de las ecuaciones de Maxwell actúa como una resistencia a la deformación, el desplazamiento, la tensión y las distribuciones de campo magnético inducido, mientras que actúa como un catalizador para el campo eléctrico inducido a través del material.
Descripción
Este trabajo introduce un nuevo modelado matemático de un cuerpo infinito termoelástico y electromagnético con una cavidad cilíndrica en el contexto de cuatro teoremas termoelásticos diferentes; tipo-I de Green-Naghdi, tipo-III, Lord-Shulman y Moore-Gibson-Thompson. Debido a la convergencia de las cuatro teorías bajo estudio y a la simplicidad de integrarlas en una ecuación unificada que incluya estas teorías, se estudiaron juntas. El plano de unión de la superficie de la cavidad está sujeto a calor de tipo rampa y está conectado a una base rígida para detener el desplazamiento. La novedad de este trabajo es considerar las ecuaciones fraccionarias en el tiempo de Maxwell bajo la definición de derivada fraccionaria de Caputo. Se utilizaron técnicas de transformada de Laplace para obtener soluciones mediante un enfoque directo. Las inversiones de la transformada de Laplace se calcularon utilizando el método de iteración de Tzou. Se obtuvieron numéricamente las distribuciones de incremento de temperatura, deformación, desplazamiento, tensión, campo eléctrico inducido y campo magnético inducido, y se representaron en figuras. El parámetro fraccional en el tiempo de las ecuaciones de Maxwell tiene un impacto significativo en todas las funciones mecánicas estudiadas y no afecta la función térmica. El parámetro fraccional en el tiempo de las ecuaciones de Maxwell actúa como una resistencia a la deformación, el desplazamiento, la tensión y las distribuciones de campo magnético inducido, mientras que actúa como un catalizador para el campo eléctrico inducido a través del material.