RAS MathematicsЖурнал вычислительной математики и математической физики Computational Mathematics and Mathematical Physics

  • ISSN (Print) 0044-4669
  • ISSN (Online) 3034-533

GAPS IN THE SPECTRUM OF A PERIODIC FAMILY OF BODIES CONNECTED BY THIS ELASTIC RODS

PII
S3034533S0044466925040079-1
DOI
10.7868/S303453325040079
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Volume/ Edition
Volume 65 / Issue number 4
Pages
494-514
Abstract
We investigate the low-frequency range of the spectrum of periodic spacial isotropic and homogeneous elastic waveguide composed from identical massive bodies which are connected by thin cylindrical rods. By means of the dimension reduction procedure for the rods and analysis of interaction of singular fields and rigid motions in the body we construct asymptotics of dependent on the Floquet variable eigenvalues of the model problem on the periodicity cell and found out size and position of spectral bands (wave passing zones) inside the low-frequency range as well as detect open spectral gaps (wave stopping zones). We also formulate open questions, in particular, about existence of open gaps in thу spectrum of analogous planar elastic waveguide.
Keywords
периодическое сочленение тел периодический упругий волновод зонное строение спектра асимптотика собственных значений раскрытые лакуны
Date of publication
01.04.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
68

References

  1. 1. Ладыженская О.А. Краевые задачи математической физики. М.: Наука, 1973.
  2. 2. Фикера Г. Теоремы существования в теории упругости. М.: Мир, 1974.
  3. 3. Бирман М.Ш., Соломяк М.З. Спектральная теория самосопряженных операторов в гильбертовом пространстве. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1980.
  4. 4. Рид M., Саймон Б. Методы современной математической физики. Т. 3. Теория рассеяния. М.: Мир, 1982.
  5. 5. Кучмент П.А. Теория Флоке для дифференциальных уравнений в частных производных // Успехи матем. наук. 1982. T. 37. № 4. C. 3–52.
  6. 6. Скриганов М.М. Геометрические и арифметические методы в спектральной теории многомерных периодических операторов // Труды матем. ин-та им. В.А. Стеклова АН СССР. 1985. T. 171. C. 1–122.
  7. 7. Kuchment P. Floquet theory for partial differential equations. Basel: Birchauser, 1993.
  8. 8. Гельфанд И.М. Разложение по собственным функциям уравнения с периодическими коэффициентами // Докл. АН СССР. 1950. T. 73. C. 1117–1120.
  9. 9. Лионс Ж.-Л., Мадженес Э. Неоднородные граничные задачи и их приложения. М.: Мир, 1971.
  10. 10. Като Т. Теория возмущений линейных операторов. М.: Мир, 1972.
  11. 11. Nazarov S.A. Junction problem of bee-on-ceiling type in the theory of anisotropic elasticity // C. R. Acad. Sci. Paris. Ser. 1. 1995. T. 320. № 11. P. 1419–1424.
  12. 12. Kozlov V.A., Maz’ya V. G., Movchan A.B. Asymptotic representation of elastic fields in a multi-structure // Asymptot. Anal. 1995. V. 11. № 4. P. 343–415.
  13. 13. Kozlov V.A., Maz’ya V. G., Movchan A.B. Fields in non-degenerate 1D–3D elastic multi-structures // Quart. J. Mech. Appl. Math. 2001. V. 54. № 2. P. 177—212.
  14. 14. Назаров С.А. Асимптотика решений спектральной задачи теории упругости для трехмерного тела с тонкой стяжкой // Сиб. матем. журн. 2012. Т. 53. № 2. С. 345–364.
  15. 15. Beale J.T. Scattering frequencies of resonators // Comm. Pure Appl. Math. 1973. V. 26. № 4. P. 549–563.
  16. 16. Арсеньев А.А. О существовании резонансных полюсов и резонансов при рассеянии в случае краевых условий II и III рода // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 1976. Т. 16. № 3. С. 718—724.
  17. 17. Гадыльшин Р.Р. О собственных частотах тел с тонкими отростками. I // Матем. заметки. 1993. Т. 54. № 6. С. 10–21.
  18. 18. Kozlov V.A., Maz’ya V.G, Movchan A.B. Asymptotic analysis of a mixed boundary value problem in a multi-structure // Asymptot. Anal. 1994. V. 8. № 2. P. 105–143.
  19. 19. Назаров С.А. Соединения сингулярно вырождающихся областей различных предельных размерностей. 1 // Труды семинара им. И.Г.Петровского. Вып. 18. М.: Изд-во МГУ. 1995. С. 3–78.
  20. 20. Kozlov V.A., Maz’ya V.G., Movchan A.B. Asymptotic analysis of fields in multi-structures. Oxford Math. Monogr. Oxford: Clarendon Press, 1999.
  21. 21. Назаров С.А. Асимптотический анализ и моделирование сочленения массивного тела с тонкими стержнями // Труды семинара им. И.Г. Петровского. Вып. 24. М.: Изд-во МГУ, 2004. С. 95–214.
  22. 22. Гадыльшин Р.Р. О собственных значениях «гантели с тонкой ручкой» // Изв. РАН. Сер. матем. 2005. Т. 69. № 2. С. 45–110.
  23. 23. Joly P., Tordeux S..Matching of asymptotic expansions for wave propagation in media with thin slots I: The asymptotic expansion // SIAM Multiscale Model. Simul. 2006. V. 5. № 1. P. 304–336.
  24. 24. Lin J., Zhang H. Scattering and field enhancement of a perfect conducting narrow slit // SIAM J. Appl. Math. 2017. V. 77. № 3. P. 951–976.
  25. 25. Lin J., Zhang H. Scattering by a periodic array of subwavelength slits I: field enhancement in the diffraction regime // Multiscale Model. Sim. 2018. V. 16. № 2. P. 922—953.
  26. 26. Chesnel L., Nazarov S.A. Design of an acoustic energy distributor using thin resonant slits // Proc. Royal Soiety. 2021. V. 477. 2247-20200896.
  27. 27. Бахарев Ф.Л., Назаров С.А. Лакуны в спектре волновода, составленного из областей с различными предельными размерностями // Сиб. матем. журн. 2015. Т. 56. № 4. С. 732–751.
  28. 28. Бахарев Ф.Л., Назаров С.А. Открытые волноводы в двоякопериодических сочленениях областей с различными предельными размерностями // Сиб. матем. журн. 2016. Т. 57. № 6. С. 1208–1223.
  29. 29. Ван Дайк М.Д. Методы возмущений в механике жидкостей. М.: Мир, 1967. 310 c.
  30. 30. Ильин А.М. Согласование асимптотических разложений решений краевых задач. М.: Наука, 1989. 336 с.
  31. 31. Mazja W.G., Nasarow S.A., Plamenewski B.A. Asymptotische Theorie elliptischer Randwertaufgaben in singular gestorten Gebieten. 1 & 2 Berlin: Akademie-Verlag, 1991.
  32. 32. Назаров С.А., Соколовский Я. Топологическая производная интеграла Дирихле при образовании тонкой перемычки // Сиб. матем. журн. 2004. Т. 45. № 2. С. 410–426.
  33. 33. Sanchez-Hubert J., Sanchez-Palencia E. Couplage flexion-torsion-traction dans les poutres anisotropes a section heterogene // C. R. Acad. Sci. Paris. Ser. 2. 1991. V. 312. P. 337—344.
  34. 34. Назаров С.А. Обоснование асимптотической теории тонких стержней. Интегральные и поточечные оценки // Проблемы матем. анализа. Вып. 17. СПб: Изд-во СПбГУ, 1997. С. 101–152.
  35. 35. Sanchez-Hubert J., Sanchez-Palencia E. Coques elastiques mines. Proprietes asymptotiques. Paris: Masson, 1997.
  36. 36. Елисеев В.В., Орлов С.Г. Асимптотическое расщепление в пространственной задаче линейной упругости для удлиненных тел со структурой // Прикладн. матем. и мех. 1999. T. 63. № 1. C. 93–101
  37. 37. Назаров С.А. Асимптотическая теория тонких пластин и стержней. Понижение размерности и интегральные оценки. Новосибирск: Научная книга, 2002.
  38. 38. Panassenko G. Multi-scale modelling for structures and composites. Dordrecht: Springer, 2005.
  39. 39. Ржаницын А.Р. Строительная механика. M.: Высшая школа, 1982.
  40. 40. Светлицкий В.А. Механика стержней, Т. 1, 2. M.: Высшая школа, 1987.
  41. 41. Nazarov S.A. Korn’s inequalities for junctions of spatial bodies and thin rods // Math. Meth. Appl. Sci. 1997. V. 20. № 3. P. 219–243.
  42. 42. Назаров С.А. Неравенство Корна для упругого соединения тела со стержнем. Проблемы механики деформируемого твердого тела. СПб: Изд-во СПбГУ, 2002. С. 234–240.
  43. 43. Назаров С.А. Неравенства Корна для упругих сочленений массивных тел, тонких пластин и стержней // Успехи матем. наук. 2008. Т. 63. № 1. С. 37–110.
  44. 44. Nazarov S.A., Plamenevsky B.A. Elliptic problems in domains with piecewise smooth boundaries. Berlin, New York: Walter de Gruyter, 1994.
  45. 45. Назаров С.А. Полиномиальное свойство самосопряженных эллиптических краевых задач и алгебраическое описание их атрибутов // Успехи матем. наук. 1999. Т. 54. № 5. С. 77–142.
  46. 46. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1988.
  47. 47. Владимиров В.С. Обобщенные функции в математической физике. М.: Наука, 1979.
  48. 48. Gazzola F., Grunau H.-C., Sweers G. Polyharmonic boudary value problems. Berlin, Heidelberg: Springer, 2010.
  49. 49. Мазья В.Г., Назаров С.А., Пламеневский Б.А. Асимптотические разложения собственных чисел краевых задач для оператора Лапласа в областях с малыми отверстиями // Изв. АН СССР. Сер. матем. 1984. Т. 48. № 2. С. 347–371.
  50. 50. Korn A. Solution generale du probleme d’equilibre dans la theorie l’elasticite dans le cas ou les efforts sont donnes ` a` la surface // Ann. Universite Toulouse. 1908. P. 165–269.
  51. 51. Дюво Г., Лионс Ж.-Л. Неравенства в механике и физике. М.: Наука, 1980.
  52. 52. Кондратьев В.А., Олейник О.А. Краевые задачи для системы теории упругости в неограниченных областях. Неравенство Корна // Успехи матем. наук. 1988. Т. 43. № 5. С. 55–98.
  53. 53. Hardy G.H. Note on a theorem of Hilbert // Mathematische Zeitschrift. 1920. V. 6. S. 314–317.
  54. 54. Вишик М.И., Люстерник Л.А. Регулярное вырождение и пограничный слой для линейных дифференциальных уравнений с малым параметром // Успехи матем. наук. 1957. Т. 12. № 5. С. 3–122.
  55. 55. Назаров С.А. Асимптотический анализ собственных значений при сближении концентрированных масс // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2024. Т. 64. № 10. C. 1896–1914.
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library