<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE root>
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" article-type="research-article" dtd-version="1.2" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Строительная механика инженерных конструкций и сооружений</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn publication-format="print">1815-5235</issn><issn publication-format="electronic">2587-8700</issn><publisher><publisher-name xml:lang="en">Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="publisher-id">40371</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.22363/1815-5235-2024-20-3-276-288</article-id><article-id pub-id-type="edn">KGHCLL</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en"><subject>Dynamics of structures and buildings</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru"><subject>Динамика конструкций и сооружений</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="article-type"><subject>Research Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="en">Problems of Structural Dynamics with Negative Time</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Динамические задачи строительной механики с отрицательным временем</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0003-2232-5121</contrib-id><contrib-id contrib-id-type="spin">3150-4438</contrib-id><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Shtein</surname><given-names>Alexey V.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Штейн</surname><given-names>Алексей Владимирович</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="en"><p>Associate Professor of the Department of Structural Mechanics</p></bio><bio xml:lang="ru"><p>доцент кафедры строительной механики</p></bio><email>avsh7714@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib><contrib contrib-type="author"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-5160-0389</contrib-id><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Zylev</surname><given-names>Vladimir B.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Зылев</surname><given-names>Владимир Борисович</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="en"><p>Doctor of Technical Science, Head of the Department of Structural Mechanics</p></bio><bio xml:lang="ru"><p>доктор технических наук, заведующий кафедрой строительной механики</p></bio><email>zylevvb@ya.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff1"><aff><institution xml:lang="en">Russian University of Transport</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Российский университет транспорта</institution></aff></aff-alternatives><pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2024-07-30" publication-format="electronic"><day>30</day><month>07</month><year>2024</year></pub-date><volume>20</volume><issue>3</issue><issue-title xml:lang="en">VOL 20, NO3 (2024)</issue-title><issue-title xml:lang="ru">ТОМ 20, №3 (2024)</issue-title><fpage>276</fpage><lpage>288</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2024-08-11"><day>11</day><month>08</month><year>2024</year></date></history><permissions><copyright-statement xml:lang="en">Copyright ©; 2024, Shtein A.V., Zylev V.B.</copyright-statement><copyright-statement xml:lang="ru">Copyright ©; 2024, Штейн А.В., Зылев В.Б.</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="en">Shtein A.V., Zylev V.B.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="ru">Штейн А.В., Зылев В.Б.</copyright-holder><ali:free_to_read xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/"/><license><ali:license_ref xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/">https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0</ali:license_ref></license></permissions><self-uri xlink:href="https://journals.rudn.ru/structural-mechanics/article/view/40371">https://journals.rudn.ru/structural-mechanics/article/view/40371</self-uri><abstract xml:lang="en"><p style="text-align: justify;">A dynamic problem with negative flow of time is formulated. The conventional equations of motion with the addition of initial conditions are sufficient not only for the analysis of motion of a deformable system under the regular, forward flow of time, but they allow to restore the state of the system for past moments of time. The practical use of solving problems with negative time can be found primarily in testing numerical methods for integrating the equations of motion, since forward and backward algorithms are not identical. The proposed technique of testing numerical methods for solving dynamic problems can be applied virtually to any computational scheme of integrating the equations of motion. Two examples of numerical solution based on explicit computational scheme with Adams extrapolation are presented. The addressed problems deal with the plane deformation state of plates under large displacements. Plate regions are partitioned into triangular finite elements with uniform spacing for spatial meshing. The obtained curvilinear boundaries in this case are stepped. The results of the presented test cases demonstrated good accuracy of the tested method. Problems requiring a large number of integration steps (up to 1 million) were considered, and the system returned to the initial state with high accuracy. The second of the given numerical solutions had a computational scheme of 160 000 finite elements, and the dynamic solution of the problem has a pronounced wave-like behavior. In the examples, data on the recovery of elastic displacement, velocity and stress values are given. The main conclusion of the study is that the proposed technique of control of numerical methods can be effectively applied, especially for problems with wave-like solution properties.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><p style="text-align: justify;">Сформулирована динамическая задача с отрицательным течением времени. Обычные уравнения движения с добавлением начальных условий достаточны не только для того, чтобы рассматривать движение деформируемой системы при обычном, прямом течении времени, но позволяют восстанавливать состояние системы для предыдущих моментов времени. Практическое приложение решения задач с отрицательным временем авторы видят, прежде всего, в контроле численных методов интегрирования уравнений движения, поскольку прямой и обратный ход не являются идентичными. Предлагаемый способ тестирования численных методов решения динамических задач в принципе может быть применен к любой вычислительной схеме интегрирования уравнений движения. Дано два примера с численным решением на основании явной вычислительной схемы с экстраполяцией по Адамсу. Решаемые задачи относятся к плоско-деформированному состоянию пластин в условиях больших перемещений. Области пластин разбиваются на треугольные конечные элементы с равномерным шагом для пространственной сетки. Криволинейные границы в этом случае получаются ступенчатыми. Результаты приведенных тестовых примеров продемонстрировали хорошую точность тестируемого метода. Были рассмотрены задачи, требующие большого количества шагов интегрирования (до 1 миллиона), при этом система возвращалась в исходное состояние с большой точностью. Второе из приведенных численных решений имело расчетную схему из 160 000 конечных элементов, динамическое решение задачи носит явно выраженный волновой характер решения. В примерах приведены данные о восстановлении значений упругих перемещений, скоростей и напряжений. Основной вывод, который можно сделать из работы, заключается в том, что предлагаемый вариант контроля численных методов может быть эффективно использован, особенно для задач, решение которых носит волновой характер.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="en"><kwd>dynamic problems</kwd><kwd>deformable system</kwd><kwd>recovery of previous states of the system</kwd><kwd>numerical integration of equations of motion</kwd><kwd>explicit computational scheme</kwd><kwd>triangular finite elements</kwd><kwd>large displacements</kwd><kwd>uniform spatial mesh</kwd><kwd>numerical integration step</kwd><kwd>wave-like solution</kwd><kwd>local extrema</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>динамические задачи</kwd><kwd>деформируемая система</kwd><kwd>предыдущее состояние системы</kwd><kwd>численное интегрирование</kwd><kwd>уравнения движения</kwd><kwd>отрицательное время</kwd><kwd>явная вычислительная схема</kwd><kwd>треугольные конечные элементы</kwd><kwd>большие перемещения</kwd><kwd>равномерная пространственная сетка</kwd><kwd>шаг численного интегрирования</kwd><kwd>волновое решение</kwd><kwd>локальные экстремумы</kwd></kwd-group><funding-group/></article-meta></front><body></body><back><ref-list><ref id="B1"><label>1.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Karimi Y., Rashahmadi S., Hasanzadeh R. The effects of Newmark method parameters on errors in dynamic extended finite element method. International Journal of Engineering, Transactions A: Basics. 2018;31(1):50–57. https://doi.org/10.5829/ije.2018.31.01a.08</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Karimi Y., Rashahmadi S., Hasanzadeh R. The effects of Newmark method parameters on errors in dynamic extended finite element method // International Journal of Engineering, Transactions A: Basics. 2018. Vol. 31. No 1. P. 50-57. https://doi.org/10.5829/ije.2018.31.01a.08</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B2"><label>2.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Pasetto M., Waisman H., Chen J.S. A waweform relaxation Newmark method for structural dynamics problems. Computational Mechanics. 2019;63(6):1223–1242. https://doi.org/10.1007/s00466-018-1646-x</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Pasetto M., Waisman H., Chen J.S. A waweform relaxation Newmark method for structural dynamics problems // Computational Mechanics. 2019. Vol. 63. No. 6. P. 1223-1242. https://doi.org/10.1007/s00466-018-1646-x</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B3"><label>3.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Ma K., Du J., Liu Ya. Noninear dynamic behavior analysis of closed-loop self-excited crankshaft model using improved Newmark — β method. Nonlinear Dynamics. 2023;111(6):1223–1242. https://doi.org/10.1007/s11071-022-08100-3</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Ma K., Du J., Liu Ya. Noninear dynamic behavior analysis of closed-loop self-excited crankshaft model using improved Newmark - β method // Nonlinear Dynamics. 2023 Vol. 111. No. 6. P. 1223-1242. https://doi.org/10.1007/s11071-022-08100-3</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B4"><label>4.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Ye Sh., Xue T., Zhang W. Multi-stage displacement analysis based on real-time dynamic slider method. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2023;174(6):108209. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2023.1082</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Ye Sh., Xue T., Zhang W. Multi-stage displacement analysis based on real-time dynamic slider method // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2023. Vol. 174. No. 6. 108209. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2023.1082</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B5"><label>5.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Soltanieh G., Kabir M.Z., Shariyat M. Improvement of the dynamic instability of shallow hybrid composite cylindrical shells under impulse loads using shape memory alloy wires. Composites Part B: Engineering. 2019;167:167–179. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.12.040</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Soltanieh G., Kabir M.Z., Shariyat M. Improvement of the dynamic instability of shallow hybrid composite cylindrical shells under impulse loads using shape memory alloy wires // Composites Part B: Engineering. 2019. Vol. 167. P. 167-179. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.12.040</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B6"><label>6.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Bezhentseva M.V., Vutsin L.I., Kibets A.I., Krushka L. Finite element method for numerical modeling of elasticplastic deformation of wood under shock loading. Problems of strength and plasticity. 2020;82(4):428–441. (In Russ.) https://doi.org/10.32326/1814-9146-2020-82-4-428-441</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Беженцева М.В., Вуцин Л.И., Кибец А.И., Крушка Л. Конечно-элементная методика численного моделирования упругопластического деформирования древесины при ударном нагружении // Проблемы прочности и пластичности. 2020. Т. 82. № 4. С. 428-441. https://doi.org/10.32326/1814-9146-2020-82-4-428-441</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B7"><label>7.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Bakushinsky A.B., Leonov A.S. Multifrequency inverse problem of scalar acoustics: remarks on nonuniqueness and solution algorithm. Journal of Mathematical Sciences. 2023;274(4):460–474. https://doi.org/10.1007/s10958-023- 06613-9</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Bakushinsky A.B., Leonov A.S. Multifrequency inverse problem of scalar acoustics: remarks on nonuniqueness and solution algorithm // Journal of Mathematical Sciences. 2023. Vol. 274. No. 4. P. 460-474. https://doi.org/10.1007/s10958-023-06613-9</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B8"><label>8.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Kasenov S., Askerbekova Ja., Tleulesova A. Algorithm construction based on the gradient method of one inverse problem for the acoustics equation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2022;2(5):43–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253568</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Kasenov S., Askerbekova Ja., Tleulesova A. Algorithm construction based on the gradient method of one inverse problem for the acoustics equation // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2022. Vol. 2. No. 5 (116). P. 43-52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253568</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B9"><label>9.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Belai O.V., Podivilov E.V., Frumin L.L., Shapiro D.A. Inverse scattering problem for the wave equation in a onedimensional inhomogeneous medium. Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2009;45(6):546–553. https://doi.org/10.3103/S8756699009060090</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Белай О.В., Подивилов Е.В., Фрумин Л.Л., Шапиро Д.А. Обратная задача рассеяния для волнового уравнения в одномерно неоднородной среде // Автометрия. 2009. Т. 45. № 6. С. 69-77. EDN: KYKGLN</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B10"><label>10.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Symes W.W., Chen H., Minkoff S.E. Solution of an acoustic transmission inverse problem by extended inversion. Inverse Problems. 2022;38(11):115003. Available from: https://arxiv.org/pdf/2201.08891 (accessed: 10.12.2023).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Symes W.W., Chen H., Minkoff S.E. Solution of an acoustic transmission inverse problem by extended inversion // Inverse Problems. 2022. Vol. 38. No. 11. URL: https://arxiv.org/pdf/2201.08891 (дата обращения: 10.12.2023)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B11"><label>11.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Zylev V.B., Shtein A.V. Numerical solution of the problem of nonlinear oscillations of a system of threads. Structural Mechanics and Analysis of Constructions. 1986;6:58–61. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Зылев В.Б., Штейн А.В. Численное решение задачи о нелинейных колебаниях системы нитей // Строительная механика и расчет сооружений. 1986. № 6. С. 58-61.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B12"><label>12.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Zylev V.B. Computational methods in nonlinear mechanics of structures. Moscow: NIC “Inzhener” Publ.; 1999. (In Russ.) ISBN 5-8208-0012-5</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Зылев В.Б. Вычислительные методы в нелинейной механике конструкций. М.: НИЦ «Инженер», 1999. 144 c. ISBN 5-8208-0012-5</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B13"><label>13.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Alexandrov A.V., Potapov V.D., Zylev V.B. Construction mechanics. In 2 books. Book 2. Dynamics and stability of elastic systems. Moscow: Vysshaya shkola Publ.; 2008. (In Russ.) ISBN: 9785060053579</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Александров А.В., Потапов В.Д., Зылев В.Б. Строительная механика: в 2 кн. Книга 2. Динамика и устойчивость упругих систем. М.: Высшая школа, 2008. 384 с. ISBN: 9785060053579</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B14"><label>14.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Zylev V.B., Grigoriev N.A., Alferov I.V. About the acceleration of points of elastic bodies in collisions. Structural Mechanics and Analysis of Constructions. 2019;2(283):59–61. (In Russ.) EDN: DJHVAE</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Зылев В.Б., Григорьев Н.А., Алферов И.В. Об ускорениях точек упругих тел при соударениях // Строительная механика и расчет сооружений. 2019. № 2 (283). 59-61. EDN: DJHVAE</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list></back></article>
