In this paper, we study the first-order system least-squares (FOSLS) spectral method for parabolic partial differential equations. There were lots of least-squares approaches to solve elliptic partial differential equations using finite element approximation. Also, some approaches using spectral methods have been studied in recent. In order to solve the parabolic partial differential equations in parallel, we consider a parallel numerical method based on a hybrid method of the frequency-domain method and first-order system least-squares method. First, we transform the parabolic problem in the space-time domain to the elliptic problems in the space-frequency domain. Second, we solve each elliptic problem in parallel for some frequencies using the first-order system least-squares method. And then we take the discrete inverse Fourier transforms in order to obtain the approximate solution in the space-time domain. We will introduce such a hybrid method and then present a numerical experiment.
This paper explores the analytical buckling solution of rectangular thin plates by the finite integral transform method. Although several analytical and numerical developments have been made, a benchmark analytical solution is still very few due to the mathematical complexity of solving high order partial differential equations. In solution procedure, the governing high order partial differential equation with specified boundary conditions is converted into a system of linear algebraic equations and the analytical solution is obtained classically. The primary advantage of the present method is its simplicity and generality and does not need to pre-determine the deflection function which makes the solving procedure much reasonable. Another advantage of the method is that the analytical solutions obtained converge rapidly due to utilization of the sum functions. The application of the method is extensive and can also handle moderately thick and thick elastic plates as well as bending and vibration problems. The present results are validated by extensive numerical comparison with the FEA using (ABAQUS) software and the existing analytical solutions which show satisfactory agreement.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
/
v.21
no.1
/
pp.17-28
/
2017
A combined form of the modified Laplace Adomian decomposition method (LADM) is developed for the analytic treatment of the nonlinear Volterra-Fredholm integro differential equations. This method is effectively used to handle nonlinear integro differential equations of the first and the second kind. Finally, some examples will be examined to support the proposed analysis.
In this study, the free vibration analysis of axially moving beams is investigated according to Reddy-Bickford beam theory (RBT) by using dynamic stiffness method (DSM) and differential transform method (DTM). First of all, the governing differential equations of motion in free vibration are derived by using Hamilton's principle. The nondimensionalised multiplication factors for axial speed and axial tensile force are used to investigate their effects on natural frequencies. The natural frequencies are calculated by solving differential equations using analytical method (ANM). After the ANM solution, the governing equations of motion of axially moving Reddy-Bickford beams are solved by using DTM which is based on Finite Taylor Series. Besides DTM, DSM is used to obtain natural frequencies of moving Reddy-Bickford beams. DSM solution is performed via Wittrick-Williams algorithm. For different boundary conditions, the first three natural frequencies that calculated by using DTM and DSM are tabulated in tables and are compared with the results of ANM where a very good proximity is observed. The first three mode shapes and normalised bending moment diagrams are presented in figures.
Kim, Tai-Hoon;Shin, Seung-Kwon;Cho, Young-Ho;Lee, Han-Seok;Lee, Jae-Chun;Ahn, Doo-Soo
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
/
v.50
no.11
/
pp.505-513
/
2001
This paper presents the new three-level optimal control scheme for the large scale nonlinear systems, which is based on fast walsh transform. It is well known that optimization for nonlinear systems leads to the resolution of a nonlinear two point boundary value problem which always requires a numerical iterative technique for their solution. However, Three-level costate coordination can avoid two point boundary condition in subsystem. But this method also has the defect that must solve high order differential equation in intermediate level. The proposed method makes use of fast walsh transform, therefore, is simple in computation because of solving algebra equation instead of differential equation.
The literature regarding the free vibration analysis of Bernoulli-Euler and Timoshenko beams on elastic soil is plenty, but the free vibration analysis of Reddy-Bickford beams on elastic soil with/without axial force effect using the Differential Transform Method (DTM) has not been investigated by any of the studies in open literature so far. In this study, the free vibration analysis of axially loaded Reddy-Bickford beam on elastic soil is carried out by using DTM. The model has six degrees of freedom at the two ends, one transverse displacement and two rotations, and the end forces are a shear force and two end moments in this study. The governing differential equations of motion of the rectangular beam in free vibration are derived using Hamilton's principle and considering rotatory inertia. Parameters for the relative stiffness, stiffness ratio and nondimensionalized multiplication factor for the axial compressive force are incorporated into the equations of motion in order to investigate their effects on the natural frequencies. At first, the terms are found directly from the analytical solutions of the differential equations that describe the deformations of the cross-section according to the high-order theory. After the analytical solution, an efficient and easy mathematical technique called DTM is used to solve the governing differential equations of the motion. The calculated natural frequencies of one end fixed and the other end simply supported Reddy-Bickford beam on elastic soil using DTM are tabulated in several tables and figures and are compared with the results of the analytical solution where a very good agreement is observed and the mode shapes are presented in graphs.
Fadodun, Odunayo O.;Malomo, Babafemi O.;Layeni, Olawanle P.;Akinola, Adegbola P.
Wind and Structures
/
v.28
no.6
/
pp.347-354
/
2019
This study provides an approximate analytical solution to the fractional vibration problem of thin plate governing anomalous motion of plate subjected to in-plane loads. The method of variable separable is employed to transform the fractional partial differential equations under consideration into a fractional ordinary differential equation in temporal variable and a bi-harmonic plate equation in spatial variable. The technique of conformable fractional derivative is utilized to solve the resulting fractional differential equation and the approach of finite sine integral transform method is used to solve the accompanying bi-harmonic plate equation. The deflection field which measures the transverse displacement of the plate is expressed in terms of product of Bessel and trigonometric functions via the temporal and spatial variables respectively. The obtained solution reduces to the solution of the free vibration problem of thin plate in literature. This work shows that conformable fractional derivative is an efficient mathematical tool for tracking analytical solution of fractional partial differential equation governing anomalous vibration of thin plates.
Dynamic behaviour of beam carrying masses has attracted attention of many researchers and engineers. Many studies on the analytical solution of beam with concentric tip mass have been published. However, there are limited works on vibration analysis of beam with an eccentric three dimensional object. In this case, bending and torsional deformations of beam are coupled due to the boundary conditions. Analytical solution of equations of motion of the system is complicated and lengthy. Therefore, in this study, Differential Transform Method (DTM) is applied to solve the relevant equations. First, the Timoshenko beam with 3D tip attachment whose centre of gravity is not coincident with beam end point is considered. The beam is assumed to undergo bending in two orthogonal planes and torsional deformation about beam axis. Using Hamilton's principle the equations of motion of the system along with the possible boundary conditions are derived. Later DTM is applied to obtain natural frequencies and mode shapes of the system. According to the relevant literature DTM has not been applied to such a system so far. Moreover, the problem is modelled by Ansys, the well-known finite element method, and impact test is applied to extract experimental modal data. Comparing DTM results with finite element and experimental results it is concluded that the proposed approach produces accurate results.
N. JEEVA;K.M. DHARMALINGAM;S.E. FADUGBA;M.C. KEKANA;A.A. ADENIJI
Journal of applied mathematics & informatics
/
v.42
no.4
/
pp.945-968
/
2024
This study focuses on SIR model for SARS-CoV-2. The SIR model classifies a population into three compartments: susceptible S(t), infected I(t), and recovered R(t) individuals. The SARS-CoV-2 model considers various factors, such as immigration, birth rate, death rate, contact rate, recovery rate, and interactions between infected and healthy individuals to explore their impact on population dynamics during the pandemic. To analyze this model, we employed two powerful semi-analytical methods: the Laplace Adomian decomposition method (LADM) and the differential transform method (DTM). Both techniques demonstrated their efficacy by providing highly accurate approximate solutions with minimal iterations. Furthermore, to gain a comprehensive understanding of the system behavior, we conducted a comparison with the numerical simulations. This comparative analysis enabled us to validate the results and to gain valuable understanding of the responses of SARS-CoV-2 model across different scenarios.
In this paper, free vibration analyses of a parallel placed twin pipe system simulated by simply supported-simply supported and fixed-fixed Euler-Bernoulli beams resting on Winkler elastic soil are presented. The motion of the system is described by a homogenous set of two partial differential equations, which is solved by a simulation method called the Differential Transform Method (DTM). Free vibrations of an elastically connected twin pipe system are realized by synchronous and asynchronous deflections. The results of the presented theoretical analyses for simply supported Euler-Bernoulli beams are compared with existing ones in open literature and very good agreement is demonstrated.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.