<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<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" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Proceedings of Petersburg Transport University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Proceedings of Petersburg Transport University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Известия Петербургского университета путей сообщения</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">1815-588X</issn>
   <issn publication-format="online">2658-6851</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">65776</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.20295/1815-588X-2023-2-376-384</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Современные технологии - транспорту</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>HIGH TECHNOLOGIES FOR TRANSPORT</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Современные технологии - транспорту</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Sector Plate Bending: Using Computer Algebra Systems</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Изгиб секторальной пластины: использование систем компьютерной алгебры</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Голоскоков</surname>
       <given-names>Дмитрий Петрович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Goloskokov</surname>
       <given-names>Dmitriy Petrovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Матросов</surname>
       <given-names>Александр Васильевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Matrosov</surname>
       <given-names>Aleksandr Vasil'evich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор физико-математических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of physical and mathematical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Санкт-Петербургский государственный университет</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">St. Petersburg State University</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2023-06-20T23:26:55+03:00">
    <day>20</day>
    <month>06</month>
    <year>2023</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2023-06-20T23:26:55+03:00">
    <day>20</day>
    <month>06</month>
    <year>2023</year>
   </pub-date>
   <volume>20</volume>
   <issue>2</issue>
   <fpage>376</fpage>
   <lpage>384</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2023-06-20T00:00:00+03:00">
     <day>20</day>
     <month>06</month>
     <year>2023</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://atjournal.ru/en/nauka/article/65776/view">https://atjournal.ru/en/nauka/article/65776/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Цель: Численно-аналитическим методом исследовать напряженно-деформированное состояние тонкой однородной изотропной пластины в форме сектора. Рассмотреть вопрос о возможности использования систем компьютерной алгебры (СКА) (computer algebra system, CAS) для расчета секторальных пластин, работающих на изгиб от поперечной нагрузки. Показать эффективность применения одной из таких СКА на примере системы Maple для выполнения расчетов по методу Ритца — выполнение аналитических преобразований при вычислении интеграла, определяющего функционал полной потенциальной энергии, формирование и решение основной разрешающей системы линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных числовых коэффициентов в формуле, аппроксимирующей прогиб пластины, визуализация полученного решения. Методы: Используется прямой метод решения вариационной задачи о минимизации функционала полной потенциальной энергии деформации тонкой однородной изотропной пластины в форме сектора — метод Ритца. Решение строится в форме ряда по базисным функциям. В качестве базисных функций выбираются полиномиальные функции, точно удовлетворяющие всем граничным условиям. Результаты: Получено приближенное численно-аналитическое решение задачи изгиба секторальной пластины в форме четверти круга, защемленной по контуру и нагруженной равномерно распределенной нагрузкой. Продемонстрирована эффективность использования системы аналитических вычислений Maple для решения задачи изгиба секторальной пластины вариационным методом Ритца. Показано, что полученное решение быстро сходится как для прогиба, так и для изгибающих моментов и напряжений. Практическая значимость: Предложенный в статье алгоритм решения задач изгиба секторальных пластин может быть рекомендован к практическому использованию при определении напряженно-деформированного состояния таких пластин.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Purpose: To investigate the stress-strain state of a thin homogeneous isotropic plate in the form of a sector by numerical-analytical method. To consider the possibility of using computer algebra systems (CAS) to calculate sectoral plates operating under bending due to a transverse load. To demonstrate the effectiveness of applying one of these CASs through the example of the Maple system for calculations using the Ritz method — performing analytical transformations when calculating the integral that determines the total potential energy functional, forming and solving the main resolving system of linear algebraic equations with respect to unknown numerical coefficients in the formula approximating the deflection of the plate, visualization of the obtained solution. Methods: A direct method is used to solve the variational problem of minimizing the functional of the total potential energy of deformation of a thin homogeneous isotropic plate in the form of a sector — the Ritz method. The solution is constructed in the form of a series in terms of basis functions. As basis functions, polynomial functions are chosen that exactly satisfy all boundary conditions. Results: An approximate numerical-analytical solution has been obtained for the problem of bending a sectoral plate in the form of a quarter of a circle, clamped along the contour and loaded with a uniformly distributed load. The effectiveness of using the Maple analytical computing system for solving the problem of bending a sectoral plate by the variational Ritz method is demonstrated. It is shown that the resulting solution quickly converges both for deflection and for bending moments and stresses. Practical significance: The algorithm proposed in the article for solving the problems of bending sectoral plates can be recommended for practical use in determining the stress-strain state of such plates.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>Секторальная пластина</kwd>
    <kwd>изгиб пластины</kwd>
    <kwd>функционал полной потенциальной энергии пластины</kwd>
    <kwd>метод Ритца</kwd>
    <kwd>системы компьютерной алгебры</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>Sectoral plate</kwd>
    <kwd>plate bending</kwd>
    <kwd>plate total potential energy functional</kwd>
    <kwd>Ritz method</kwd>
    <kwd>computer algebra systems</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p></p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Noor A. K. Computerized symbolic manipulation in structural mechanics-progress and potential / A. K. Noor, C. M. Andersen // Computers and Structures. - 1979. - Iss. 10. - Pp. 95-118.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Noor A. K. Computerized symbolic manipulation in structural mechanics-progress and potential / A. K. Noor, C. M. Andersen // Computers and Structures. - 1979. - Iss. 10. - Pp. 95-118.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Brumberg V. A. Specialized celestial mechanics systems for symbolic manipulation / V. A. Brumberg, S. V. Tarasevich, N. N. Vasiliev // Celestial Mechanics. - 1989. - Iss. 45. - Pp. 149-162.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Brumberg V. A. Specialized celestial mechanics systems for symbolic manipulation / V. A. Brumberg, S. V. Tarasevich, N. N. Vasiliev // Celestial Mechanics. - 1989. - Iss. 45. - Pp. 149-162.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Pavlovic M. N. Computers and structures: non-numerical applications / M. N. Pavlovic, E. J. Sapountzakis // Computers &amp; Structures. - 1986. - Vol. 24. - Iss. 3. - Pp. 455-474.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pavlovic M. N. Computers and structures: non-numerical applications / M. N. Pavlovic, E. J. Sapountzakis // Computers &amp; Structures. - 1986. - Vol. 24. - Iss. 3. - Pp. 455-474.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Eisenberger M. Application of Symbolic Algebra to the Analysis of Plates on Variable Elastic Foundation / M. Eisenberger // Symbolic Computation - 1990. - Iss. 9. - Pp. 207-213.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Eisenberger M. Application of Symbolic Algebra to the Analysis of Plates on Variable Elastic Foundation / M. Eisenberger // Symbolic Computation - 1990. - Iss. 9. - Pp. 207-213.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Ye Z. Application of Maple V to the nonlinear vibration analysis of circular plate with variable thickness / Z. Ye // Computers and Structures. - 1999. - Iss. 71. - Pp. 481-488.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ye Z. Application of Maple V to the nonlinear vibration analysis of circular plate with variable thickness / Z. Ye // Computers and Structures. - 1999. - Iss. 71. - Pp. 481-488.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Pavlovic M. N. Symbolic computation in structural engineering / M. N. Pavlovic // Computers and Structures. - 2003. - Iss. 81. - Pp. 2121-2136.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pavlovic M. N. Symbolic computation in structural engineering / M. N. Pavlovic // Computers and Structures. - 2003. - Iss. 81. - Pp. 2121-2136.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кирсанов М. Н. Maple и Maplet. Решения задач механики / М. Н. Кирсанов. - СПб.: Лань, 2012. - 512 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kirsanov M. N. Maple i Maplet. Resheniya zadach mehaniki / M. N. Kirsanov. - SPb.: Lan', 2012. - 512 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Голоскоков Д. П. Построение базиса для одномерных краевых задач в системах символьных вычислений / Д. П. Голоскоков // Пространство, время и фундаментальные взаимодействия. - 2017. - Вып. 1. - C. 77-87.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Goloskokov D. P. Postroenie bazisa dlya odnomernyh kraevyh zadach v sistemah simvol'nyh vychisleniy / D. P. Goloskokov // Prostranstvo, vremya i fundamental'nye vzaimodeystviya. - 2017. - Vyp. 1. - C. 77-87.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кирсанов М. Н. Математика и программирование в Maple / М. Н. Кирсанов. - М.: IPR MEDIA, 2020. - 164 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kirsanov M. N. Matematika i programmirovanie v Maple / M. N. Kirsanov. - M.: IPR MEDIA, 2020. - 164 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Тимошенко С. П. Пластинки и оболочки / С. П. Тимошенко, С. Войновский-Кригер. - М.: Наука, 1966.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Timoshenko S. P. Plastinki i obolochki / S. P. Timoshenko, S. Voynovskiy-Kriger. - M.: Nauka, 1966.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бубнов И. Г. Труды по теории пластин / И. Г. Бубнов. - М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1955.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bubnov I. G. Trudy po teorii plastin / I. G. Bubnov. - M.: Gosudarstvennoe izdatel'stvo tehniko-teoreticheskoy literatury, 1955.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Голоскоков Д. П. Изгиб ребристой пластины при сложном нагружении / Д. П. Голоскоков, А. В. Матросов // Вестник СПбГУ. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. - 2021. - Т. 17. - Вып. 2. - С. 120-130.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Goloskokov D. P. Izgib rebristoy plastiny pri slozhnom nagruzhenii / D. P. Goloskokov, A. V. Matrosov // Vestnik SPbGU. Prikladnaya matematika. Informatika. Processy upravleniya. - 2021. - T. 17. - Vyp. 2. - S. 120-130.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Голоскоков Д. П. Метод начальных функций в расчете изгиба защемленной по контуру тонкой ортотропной пластинки / Д. П. Голоскоков, А. В. Матросов // Вестник СПбГУ. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. - 2021.- Т. 17. - Вып. 4. - C. 330-344.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Goloskokov D. P. Metod nachal'nyh funkciy v raschete izgiba zaschemlennoy po konturu tonkoy ortotropnoy plastinki / D. P. Goloskokov, A. V. Matrosov // Vestnik SPbGU. Prikladnaya matematika. Informatika. Processy upravleniya. - 2021.- T. 17. - Vyp. 4. - C. 330-344.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B14">
    <label>14.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Goloskokov D. P. Bending of clamped orthotropic thin plates: polynomial solution / D. P. Goloskokov, A. V. Matrosov // Mathematics and Mechanics of Solids. - 2022. - Vol. 27(11). - Pp. 2498-2509. - DOI: 10.1177/10812865221075280.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Goloskokov D. P. Bending of clamped orthotropic thin plates: polynomial solution / D. P. Goloskokov, A. V. Matrosov // Mathematics and Mechanics of Solids. - 2022. - Vol. 27(11). - Pp. 2498-2509. - DOI: 10.1177/10812865221075280.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B15">
    <label>15.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Алцыбеев Г. О. Метод суперпозиции в задаче изгиба защемленной по контуру тонкой изотропной пластинки / Г. О. Алцыбеев, Д. П. Голоскоков, А. В. Матросов // Вестник СПбГУ. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. - 2022. - Т.18. - Вып. 3. - C. 347-364.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Alcybeev G. O. Metod superpozicii v zadache izgiba zaschemlennoy po konturu tonkoy izotropnoy plastinki / G. O. Alcybeev, D. P. Goloskokov, A. V. Matrosov // Vestnik SPbGU. Prikladnaya matematika. Informatika. Processy upravleniya. - 2022. - T.18. - Vyp. 3. - C. 347-364.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
