Determination of intervals in systems of parametric interval linear equilibrium equations in applied mechanics with the method of quantifier elimination

The method of quantifier elimination is an interesting computational tool in computer algebra with many practical applications including problems of applied mechanics. Recently, this method was used in applied mechanics problems with uncertain parameters varying in known intervals (interval paramete...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Ioakimidis, Nikolaos
Άλλοι συγγραφείς: Ιωακειμίδης, Νικόλαος
Μορφή: Technical Report
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2020
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/13297
id nemertes-10889-13297
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Intervals
Interval analysis
Interval arithmetic
Interval variables
Uncertain variables
Uncertainty
Systems of linear equations
Parametric interval systems
Equilibrium equations
Bars
Trusses
Loads
Reactions
Quantifiers
Universal quantifier
Existential quantifier
Quantified formulae
Quantified/free variables
Quantifier elimination
Quantifier-free formulae
Solution sets
Symbolic computations
Computer algebra systems
Mathematica
Διαστήματα
Ανάλυση διαστημάτων
Αριθμητική διαστημάτων
Μεταβλητές διαστήματος
Αβέβαιες μεταβλητές
Αβεβαιότητα
Συστήματα γραμμικών εξισώσεων
Παραμετρικά συστήματα με διαστήματα
Εξισώσεις ισορροπίας
Ράβδοι
Δικτυώματα
Φορτία
Αντιδράσεις
Ποσοδείκτες
Καθολικός ποσοδείκτης
Υπαρξιακός ποσοδείκτης
Τύποι με ποσοδείκτες
Μεταβλητές με ποσοδείκτες/ελεύθερες μεταβλητές
Απαλοιφή ποσοδεικτών
Τύποι χωρίς ποσοδείκτες
Σύνολα λύσεων
Συμβολικοί υπολογισμοί
Συστήματα υπολογιστικής άλγεβρας
Mathematica
spellingShingle Intervals
Interval analysis
Interval arithmetic
Interval variables
Uncertain variables
Uncertainty
Systems of linear equations
Parametric interval systems
Equilibrium equations
Bars
Trusses
Loads
Reactions
Quantifiers
Universal quantifier
Existential quantifier
Quantified formulae
Quantified/free variables
Quantifier elimination
Quantifier-free formulae
Solution sets
Symbolic computations
Computer algebra systems
Mathematica
Διαστήματα
Ανάλυση διαστημάτων
Αριθμητική διαστημάτων
Μεταβλητές διαστήματος
Αβέβαιες μεταβλητές
Αβεβαιότητα
Συστήματα γραμμικών εξισώσεων
Παραμετρικά συστήματα με διαστήματα
Εξισώσεις ισορροπίας
Ράβδοι
Δικτυώματα
Φορτία
Αντιδράσεις
Ποσοδείκτες
Καθολικός ποσοδείκτης
Υπαρξιακός ποσοδείκτης
Τύποι με ποσοδείκτες
Μεταβλητές με ποσοδείκτες/ελεύθερες μεταβλητές
Απαλοιφή ποσοδεικτών
Τύποι χωρίς ποσοδείκτες
Σύνολα λύσεων
Συμβολικοί υπολογισμοί
Συστήματα υπολογιστικής άλγεβρας
Mathematica
Ioakimidis, Nikolaos
Determination of intervals in systems of parametric interval linear equilibrium equations in applied mechanics with the method of quantifier elimination
description The method of quantifier elimination is an interesting computational tool in computer algebra with many practical applications including problems of applied mechanics. Recently, this method was used in applied mechanics problems with uncertain parameters varying in known intervals (interval parameters) including systems of parametric interval linear equilibrium equations, direct and inverse problems and the computation of resultants of interval forces. Here the case of systems of parametric interval linear equilibrium equations is further considered by using related quantified formulae including not only the existential quantifier (as is the case with the united solution set of such a system), but also both the universal and the existential quantifiers in the quantified formula (a more general case) with respect to the parameters of the problem including the external loads applied to the mechanical system. Two problems of applied mechanics related to systems of parametric interval linear equilibrium equations are studied in detail: (i) the problem of a simply-supported truss with two external loads recently studied under uncertainty (interval) conditions by E. D. Popova and (ii) the problem of a clamped bar with a gap subjected to a concentrated load recently studied again under uncertainty (interval) conditions by E. D. Popova and I. Elishakoff. Here, in both these problems, by using the method of quantifier elimination both (i) complete solution sets for the unknown quantities (here mainly reactions) and (ii) separate intervals for each unknown quantity are computed on the basis of related quantified formulae. The present results are compared to the results obtained by E. D. Popova and I. Elishakoff on the basis of both the classical interval model and the new algebraic interval model, the latter recently proposed by E. D. Popova.
author2 Ιωακειμίδης, Νικόλαος
author_facet Ιωακειμίδης, Νικόλαος
Ioakimidis, Nikolaos
format Technical Report
author Ioakimidis, Nikolaos
author_sort Ioakimidis, Nikolaos
title Determination of intervals in systems of parametric interval linear equilibrium equations in applied mechanics with the method of quantifier elimination
title_short Determination of intervals in systems of parametric interval linear equilibrium equations in applied mechanics with the method of quantifier elimination
title_full Determination of intervals in systems of parametric interval linear equilibrium equations in applied mechanics with the method of quantifier elimination
title_fullStr Determination of intervals in systems of parametric interval linear equilibrium equations in applied mechanics with the method of quantifier elimination
title_full_unstemmed Determination of intervals in systems of parametric interval linear equilibrium equations in applied mechanics with the method of quantifier elimination
title_sort determination of intervals in systems of parametric interval linear equilibrium equations in applied mechanics with the method of quantifier elimination
publishDate 2020
url http://hdl.handle.net/10889/13297
work_keys_str_mv AT ioakimidisnikolaos determinationofintervalsinsystemsofparametricintervallinearequilibriumequationsinappliedmechanicswiththemethodofquantifierelimination
AT ioakimidisnikolaos prosdiorismosdiastēmatōnsesystēmataparametrikōngrammikōnexisōseōnisorropiasmediastēmatastēnepharmosmenēmēchanikēmetēmethodotēsapaloiphēsposodeiktōn
_version_ 1771297227895996416
spelling nemertes-10889-132972022-09-05T14:01:09Z Determination of intervals in systems of parametric interval linear equilibrium equations in applied mechanics with the method of quantifier elimination Προσδιορισμός διαστημάτων σε συστήματα παραμετρικών γραμμικών εξισώσεων ισορροπίας με διαστήματα στην εφαρμοσμένη μηχανική με τη μέθοδο της απαλοιφής ποσοδεικτών Ioakimidis, Nikolaos Ιωακειμίδης, Νικόλαος Intervals Interval analysis Interval arithmetic Interval variables Uncertain variables Uncertainty Systems of linear equations Parametric interval systems Equilibrium equations Bars Trusses Loads Reactions Quantifiers Universal quantifier Existential quantifier Quantified formulae Quantified/free variables Quantifier elimination Quantifier-free formulae Solution sets Symbolic computations Computer algebra systems Mathematica Διαστήματα Ανάλυση διαστημάτων Αριθμητική διαστημάτων Μεταβλητές διαστήματος Αβέβαιες μεταβλητές Αβεβαιότητα Συστήματα γραμμικών εξισώσεων Παραμετρικά συστήματα με διαστήματα Εξισώσεις ισορροπίας Ράβδοι Δικτυώματα Φορτία Αντιδράσεις Ποσοδείκτες Καθολικός ποσοδείκτης Υπαρξιακός ποσοδείκτης Τύποι με ποσοδείκτες Μεταβλητές με ποσοδείκτες/ελεύθερες μεταβλητές Απαλοιφή ποσοδεικτών Τύποι χωρίς ποσοδείκτες Σύνολα λύσεων Συμβολικοί υπολογισμοί Συστήματα υπολογιστικής άλγεβρας Mathematica The method of quantifier elimination is an interesting computational tool in computer algebra with many practical applications including problems of applied mechanics. Recently, this method was used in applied mechanics problems with uncertain parameters varying in known intervals (interval parameters) including systems of parametric interval linear equilibrium equations, direct and inverse problems and the computation of resultants of interval forces. Here the case of systems of parametric interval linear equilibrium equations is further considered by using related quantified formulae including not only the existential quantifier (as is the case with the united solution set of such a system), but also both the universal and the existential quantifiers in the quantified formula (a more general case) with respect to the parameters of the problem including the external loads applied to the mechanical system. Two problems of applied mechanics related to systems of parametric interval linear equilibrium equations are studied in detail: (i) the problem of a simply-supported truss with two external loads recently studied under uncertainty (interval) conditions by E. D. Popova and (ii) the problem of a clamped bar with a gap subjected to a concentrated load recently studied again under uncertainty (interval) conditions by E. D. Popova and I. Elishakoff. Here, in both these problems, by using the method of quantifier elimination both (i) complete solution sets for the unknown quantities (here mainly reactions) and (ii) separate intervals for each unknown quantity are computed on the basis of related quantified formulae. The present results are compared to the results obtained by E. D. Popova and I. Elishakoff on the basis of both the classical interval model and the new algebraic interval model, the latter recently proposed by E. D. Popova. Η μέθοδος της απαλοιφής ποσοδεικτών είναι ένα ενδιαφέρον υπολογιστικό εργαλείο στην υπολογιστική άλγεβρα με πολλές πρακτικές εφαρμογές που περιλαμβάνουν προβλήματα της εφαρμοσμένης μηχανικής. Πρόσφατα, η μέθοδος αυτή χρησιμοποιήθηκε σε προβλήματα της εφαρμοσμένης μηχανικής με αβέβαιες παραμέτρους μεταβαλλόμενες σε γνωστά διαστήματα (παραμέτρους διαστήματος), που περιλαμβάνουν συστήματα παραμετρικών γραμμικών εξισώσεων ισορροπίας με διαστήματα, ευθέα και αντίστροφα προβλήματα και τον υπολογισμό συνισταμένων δυνάμεων διαστήματος. Εδώ εξετάζεται παραπέρα η περίπτωση συστημάτων παραμετρικών γραμμικών εξισώσεων ισορροπίας με διαστήματα χρησιμοποιώντας σχετικούς τύπους με ποσοδείκτες που περιλαμβάνουν όχι μόνο τον υπαρξιακό ποσοδείκτη (όπως είναι η περίπτωση με το ενιαίο σύνολο λύσεων ενός τέτοιου συστήματος), αλλ' επίσης τόσο τον καθολικό όσο και τον υπαρξιακό ποσοδείκτη στον τύπο με ποσοδείκτες (μια πιο γενική περίπτωση) σε σχέση με τις παραμέτρους του προβλήματος, που περιλαμβάνουν τα εξωτερικά φορτία που εφαρμόζονται στο μηχανικό σύστημα. Μελετώνται λεπτομερώς δύο προβλήματα της εφαρμοσμένης μηχανικής που σχετίζονται με συστήματα παραμετρικών γραμμικών εξισώσεων ισορροπίας με διαστήματα: (i) το πρόβλημα ενός δικτυώματος με απλή στήριξη με δύο εξωτερικά φορτία, που μελετήθηκε πρόσφατα υπό συνθήκες αβεβαιότητας (με διαστήματα) από την E. D. Popova και (ii) το πρόβλημα μιας πακτωμένης ράβδου με διάκενο καταπονούμενης από ένα συγκεντρωμένο φορτίο, που μελετήθηκε πρόσφατα πάλι υπό συνθήκες αβεβαιότητας (με διαστήματα) από την E. D. Popova και τον I. Elishakoff. Εδώ και στα δύο αυτά προβλήματα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της απαλοιφής ποσοδεικτών υπολογίζονται τόσο (i) πλήρη σύνολα λύσεων για τις άγνωστες ποσότητες (εδώ κυρίως αντιδράσεις) όσο και (ii) χωριστά διαστήματα για κάθε άγνωστη ποσότητα με βάση σχετικούς τύπους με ποσοδείκτες. Τα παρόντα αποτελέσματα συγκρίνονται με τα αποτελέσματα που βρέθηκαν από την E. D. Popova και τον I. Elishakoff με βάση τόσο το κλασικό μοντέλο διαστημάτων όσο και το νέο αλγεβρικό μοντέλο διαστημάτων με το τελευταίο να έχει προταθεί πρόσφατα από την E. D. Popova. 2020-03-09T11:29:36Z 2020-03-09T11:29:36Z 2020-02-16 Technical Report http://hdl.handle.net/10889/13297 en application/pdf