On the conformity of theoretical models of longitudinal rod vibrations with ring defects experimental data

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper considers a number of theoretical models for describing longitudinal vibrations of a rod. The most simple and common is based on the wave equation. Next comes the model that takes into account the lateral displacement (Rayleigh correction). Bishop’s model is considered to be more perfect, taking into account both transverse displacement and shear deformation. It would seem that the more perfect the theoretical model, the better it should agree with the experimental data. Nevertheless, when compared with the actually determined experimental spectrum of longitudinal vibrations of the rod on a large base of natural frequencies, it turns out that this is not entirely true. Moreover, the most complex Bishop’s model turns out to be a relative loser. The comparisons were made for a bar with small annular grooves that simulate surface defects, which is considered as a stepped bar. The questions of refinement with the help of experimentally found frequencies of the velocity of longitudinal waves and Poisson's ratio of the rod material are also touched upon.

About the authors

Alexandr L. Popov

A. Ishlinsky Institite for Problems in Mechanics, Russian Academy of Sciences

Email: popov@ipmnet.ru
ORCID iD: 0000-0002-4841-5657

Dr. Phys.& Math. Sci.; Leading Researcher; Lab. of Strength and Fracture Mechanics of Materials and Structures

101, pr. Vernadskogo, Moscow, 119526, Russian Federation

Sergei A. Sadovsky

National Research Moscow State University of Civil Engineering

Author for correspondence.
Email: bigostart@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-6190-5861
SPIN-code: 2865-6667
Scopus Author ID: 57212934926
ResearcherId: D-9457-2016
http://www.mathnet.ru/rus/person158234

Postgraduate Student; Leading Researcher; Lab. of Strength and Fracture Mechanics of Materials and Structures

26, Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation

References

  1. Strutt Lord Rayleigh J. W. The Theory of Sound (in two volumes), vol. 1. New York, Dover Publications, 1877.
  2. Love A. E. H. A Treatise on the Mathematical Theory of Elasticity. Cambridge, University Press, 1920.
  3. Timoshenko S. P. Vibration Problems in Engineering. New York, D. Van Nostrand, 1955.
  4. Bishop R. E. D. Longitudinal waves in beams, Aeronautical Journal, 1952, vol. 3, no. 4, pp. 280–293. https://doi.org/10.1017/S0001925900000706.
  5. Rao S. S. Vibration of Continuous Systems. New York, John Wiley & Sons, 2007.
  6. Fedotov I. A., Polyanin A. D., Shatalov M. Yu., Tenkam H. M. Longitudinal vibrations of a Rayleigh–Bishop rod, Dokl. Phys., 2010, vol. 55, pp. 609–614. https://doi.org/10.1134/s1028335810120062.
  7. Marais J., Fedotov I., Shatalov M. Longitudinal vibrations of a cylindrical rod based on the Rayleigh–Bishop theory, Afrika Matematika, 2015, vol. 26, no. 7–8, pp. 1549–1560. https://doi.org/10.1007/s13370-014-0286-3.
  8. Shenderov E. L. Volnovye zadachi gidroakustiki [Wave Problems of Hydroacoustic]. Leningrad, Sudostroenie, 1972 (In Russian).
  9. Lebedev I. M., Shifrin E. I. Solution of the inverse spectral problem for a rod weakened by transverse cracks by the Levenberg—Marquardt optimization algorithm, Mech. Solids, 2019, vol. 54, no. 6, pp. 857–872. https://doi.org/10.3103/S0025654419060025.
  10. Kundt A. Acoustic Experiments, London Edinburgh Dublin Philos. Mag. J. Sci., 1868, vol. 35, no. 4, pp. 41–48. https://doi.org/10.1080/14786446808639937.
  11. Nerazrushaiushchii kontrol’ i diagnostika [Non-destructive Testing and Diagnostics], Handbook, ed. V. V. Klyuev. Moscow, Mashinostroenie, 2003 (In Russian).
  12. Vibratsii v tekhnike [Vibrations in Engineering], Handbook in 6 volumes, vol. 1, Kolebaniia lineinykh sistem [Oscillations of Linear Systems], ed. V. N. Chelomei. Moscow, Mashinostroenie, 1978 (In Russian).
  13. Prochnost’, ustoichivost’, kolebaniia [Strength, Stability, Vibration], Handbook in 3 volumes, vol. 3, ed. I. A. Birger, Ya. G. Panovko. Moscow, Mashinostroenie, 1968 (In Russian).
  14. Handbook of Physical Quantities, ed. I. S. Grigoriev, E. Z. Meilikhov. Boca Raton, CRC Press, 1997.
  15. Pisarenko G. S., Yakovlev A. P., Matveev V. V. Spravochnik po soprotivleniiu materialov [Handbook on Strength of Materials], ed. G. S. Pisarenko. Kiev, Nauk. Dumka, 1988 (In Russian).
  16. Akulenko L. D., Nesterov S. V. High-Precision Methods in Eigenvalue Problems and Their Applications. New York, CRC Press, 2004.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2021 Authors; Samara State Technical University (Compilation, Design, and Layout)

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».