Error estimates of Galerkin method in studying the dynamics of concrete slab

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

When calculating the strength of structural elements, one of the steps is to study the dynamics of these elements under various force loads. In this paper, based on the classical model of free vibrations of an elastic plate, in contrast to previous numerical and analytical studies, an analytical method for studying the dynamics of a concrete slab pinned at its edges is developed. According to the Galerkin method, an approximate solution of the partial differential equation used in the model is found as a linear combination of basis functions. This results in a system of ordinary differential equations for determining the coefficients of this combination. Based on the construction of a Lyapunov-type functional for the partial differential equation and on a Lyapunov function for the system of ordinary differential equations, several methods for determining the error of obtained approximate solution are proposed. Numerical calculations demonstrate the accuracy of error estimates. For this purpose, plots of the difference between the approximation under study and the higher-order approximation are constructed. The best estimate was shown by the method of error determination using the following basis function, whose coefficient was found from the equation obtained in study of the Lyapunov-type functional for the original partial differential equation.

About the authors

Mikhail A. Ankilov

Ulyanovsk State University

Author for correspondence.
Email: ankilov.2000@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-2038-3096

Postgraduate Student, Department of Information Security and Control Theory

Russian Federation, 1 Universitetskaya Naberezhnaya St., Ulyanovsk 432007, Russia

References

  1. S. A. Bochkarev, V. P. Matveenko, ''Analysis of natural oscillations of a cylindrical shell of variable thickness partially filled with liquid'', Proceedings of the Inst. of Mat. Mech. Ural Branch of the Russian Academy of Sciences., 29:2 (2023), 27-40.
  2. A. S. Volmir, Nonlinear dynamics of plates and shells, Nauka, Moscow, 1972 (In Russ.).
  3. V. S. Popov, A. A. Popova, ''Dynamics of interaction of a pulsating layer of a viscous compressible fluid with a plate on a nonlinear elastic foundation'', Vestn. of the Bauman Moscow State Technical University. Series: Natural Sciences., 114:3 (2024), 45-69 (In Russ.).
  4. A. V. Suslov, E. E. Yaroslavkina, “Study of the influence of temperature stresses on the natural oscillations of plates”, Vestn. Samara University. Natural Science Series., 30:2 (2024), 45–53 (In Russ.). doi: 10.18287/2541-7525-2024-30-2-45-53
  5. E. T. Bozhanov, Zh. S. Erzhanov, Study of stability problems of elastic bodies, flexible plates and shells and their applications, Almaty, 2001 (In Russ.).
  6. M. V. Sukhoterin, A. A. Sosnovskaya, ''Loss of stability of a rectangular nanoplate clamped along the contour'', Nauch.-tech. vestn. inform. tech. mech. opt., 24:4 (2024), 629–636 (In Russ.). doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-4-629-636
  7. I. M. Babakov, Theory of oscillations, Nauka, Moscow, 1968 (In Russ.).
  8. K. Fletcher, Numerical methods based on the Galerkin method, Mir, Moscow, 1988 (In Russ.), 352 p.
  9. M. V. Keldysh, ''On V. G. Galerkin's method for solving boundary value problems'', Izvestiya AN SSSR. Ser. Mat., 6:6 (1942), 309-330 (In Russ.).
  10. A. I. Repina, ''Convergence of the Galerkin method for solving a nonlinear problem of the eigenmodes of microdisk lasers'', Uch. zap. Kazan. University. Series: Phys.-Math. Sciences., 163:1 (2021), 5–20 (In Russ.). doi: 10.26907/2541-7746.2021.1.5-20
  11. M. A. Ankilov, A. S. Andreev, ''Numerical-analytical method for studying the dynamics of a hinged elastic plate'', Results of Science and Technology. Modern Mathematics and its Applications. Thematic Reviews., 242 (2025), 3–10 (In Russ.). doi: 10.36535/2782-4438-2025-242-3-10
  12. L. Collatz, Eigenvalue problems, Nauka, Moscow, 1968 (In Russ.), 503 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2026 Ankilov M.A.

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».