History-dependent fractional hemivariational inequality with time-delay system for a class of new frictionless quasistatic contact problems

We study a new frictionless quasistatic contact problem for viscoelastic materials, in which contact conditions are described by the fractional Clarke generalized gradient of nonconvex and nonsmooth functions and a time-delay system. In addition, our constitutive relation is modeled using the fractional Kelvin–Voigt law with long memory. The existence of mild solutions for new history-dependent fractional differential hemivariational inequalities with a time-delay system are obtained by the Rothe method, properties of the Clarke generalized gradient, and a fixed-point theorem.

On some statements of nonlinear parabolic problems with boundary conditions of the first kind and on methods of their approximate solution

Исследованы две постановки в классах Гельдера нелинейных задач для параболического уравнения с неизвестным коэффициентом при производной по времени. Одна постановка представляет собой систему, состоящую из краевой задачи с граничными условиями первого рода и из уравнения,задающего закон изменения по времени искомого коэффициента. В другой постановке требуется, кроме того, определить и граничную функцию в одном из краевых условий по дополнительной информации об этом коэффициенте, заданной в конечный момент времени. Для этих постановок обосновано построение приближенных решений на основе метода Ротэ и метода квазирешений. We study two statements of nonlinear problems in H\"{o}lder spaces for a parabolic equation with an unknown coefficient at the time derivative and the boundary conditions of the first kind. One statement is a system containing a boundary value problem and an equation for the time dependence of the sought coefficient. In the other statement, in addition it is necessary to determine a boundary function in one of the boundary conditions by using an additional information on this coefficient at a final time. For these statements we justify a construction of approximate solutions on the basis of the Rothe method and the method of quasisolutions.

Convergence of the Rothe Method Applied to Operator DAEs Arising in Elastodynamics

The dynamics of elastic media, constrained by Dirichlet boundary conditions, can be modeled as an operator DAE of semi-explicit structure. These models include flexible multibody systems as well as applications with boundary control. In order to use adaptive methods in space, we analyze the properties of the Rothe method concerning stability and convergence for this kind of systems. We consider a regularization of the operator DAE and prove the weak convergence of the implicit Euler scheme. Furthermore, we consider perturbations in the semi-discrete systems which correspond to additional errors such as spatial discretization errors.

Нелинейная задача для параболического уравнения с неизвестным коэффициентом при производной по времени и ее приложения в математических моделях физико-химических процессов

Рассматривается нелинейная система с неизвестным коэффициентом при производной по времени в параболическом уравнении и изучаются вопросы существования и единственности ее решения в классе гладких функций. В качестве способа доказательства разрешимости применяется метод прямых Ротэ, который является также и конструктивным методом приближенного решения. Для обоснования метода получены априорные оценки в сеточно-непрерывных классах Гельдера для соответствующей дифференциально-разностной нелинейной системы. Наличие таких оценок позволяет установить сходимость приближенных решений к гладкому решению исходной параболической системы и оценить погрешность метода прямых. Проведенное исследование связано с математическим моделированием физико-химических процессов, в которых происходят изменения внутренних характеристик материалов. Представлен пример задачи о деструкции теплозащитного композиционного материала при высокотемпературном нагреве. We consider conditions of unique solvability in a class of smooth functions for a nonlinear system with an unknown coefficient at the time derivative in a parabolic equation. To this end, the Rothe method is applied, which provides not only the proof of solvability but also the constructive solution of the considered system. A priori estimates in the grid-continuous Holder spaces are established for the corresponding differential-difference nonlinear system that approximates the initial parabolic system by the Rothe method. Such estimates allow one to prove the existence of the smooth solution of this parabolic system and to obtain the error estimates for the Rothe method. This study is connected with the mathematical modelling of physico-chemical processes where the inner characteristics of materials are subjected to changes. As an example, the problem on the destruction of a heat-protective composite under the effect of high-temperature heating is discussed.