Exact solutions of the Euler–Bernoulli equation for selected polynomially non-uniform beams used for acoustic black holes
Identifikátory výsledku
Kód výsledku v IS VaVaI
<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68407700%3A21230%2F25%3A00384868" target="_blank" >RIV/68407700:21230/25:00384868 - isvavai.cz</a>
Výsledek na webu
<a href="https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2025.113468" target="_blank" >https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2025.113468</a>
DOI - Digital Object Identifier
<a href="http://dx.doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2025.113468" target="_blank" >10.1016/j.ijsolstr.2025.113468</a>
Alternativní jazyky
Jazyk výsledku
angličtina
Název v původním jazyce
Exact solutions of the Euler–Bernoulli equation for selected polynomially non-uniform beams used for acoustic black holes
Popis výsledku v původním jazyce
In this work, we present a method for obtaining exact analytical solutions to the Euler–Bernoulli equation for nonuniform beams with continuously varying rectangular cross-sections. The approach is based on factorizing the fourth-order equation into a system of second-order differential equations with variable coefficients. Focusing on polynomial expressions for the cross-sectional profile, we show that such factorization is possible only when the profile is described by a polynomial of at most third order. In the general cubic case, the resulting equation transforms into Heun’s differential equation; in degenerate cases, it reduces to the hypergeometric or Bessel equations, all of which admit closed-form solutions. To demonstrate the method’s applicability, we compute reflection coefficients for selected profiles relevant to Acoustic Black Holes and validate the analytical results using a Riccati-based numerical method, showing excellent agreement.
Název v anglickém jazyce
Exact solutions of the Euler–Bernoulli equation for selected polynomially non-uniform beams used for acoustic black holes
Popis výsledku anglicky
In this work, we present a method for obtaining exact analytical solutions to the Euler–Bernoulli equation for nonuniform beams with continuously varying rectangular cross-sections. The approach is based on factorizing the fourth-order equation into a system of second-order differential equations with variable coefficients. Focusing on polynomial expressions for the cross-sectional profile, we show that such factorization is possible only when the profile is described by a polynomial of at most third order. In the general cubic case, the resulting equation transforms into Heun’s differential equation; in degenerate cases, it reduces to the hypergeometric or Bessel equations, all of which admit closed-form solutions. To demonstrate the method’s applicability, we compute reflection coefficients for selected profiles relevant to Acoustic Black Holes and validate the analytical results using a Riccati-based numerical method, showing excellent agreement.
Klasifikace
Druh
J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science
CEP obor
—
OECD FORD obor
10307 - Acoustics
Návaznosti výsledku
Projekt
<a href="/cs/project/GA22-33896S" target="_blank" >GA22-33896S: Pokročilé metody řízení zvukových a elastických vlnových polí: akustické černé díry, metamateriály a funkčně gradované materiály</a><br>
Návaznosti
P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)
Ostatní
Rok uplatnění
2025
Kód důvěrnosti údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Údaje specifické pro druh výsledku
Název periodika
International Journal of Solids and Structures
ISSN
0020-7683
e-ISSN
1879-2146
Svazek periodika
320
Číslo periodika v rámci svazku
September
Stát vydavatele periodika
GB - Spojené království Velké Británie a Severního Irska
Počet stran výsledku
10
Strana od-do
—
Kód UT WoS článku
001509604500001
EID výsledku v databázi Scopus
2-s2.0-105007312095