<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.1 20151215//EN" "http://jats.nlm.nih.gov/publishing/1.1/JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xml:lang="en" article-type="research-article" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">CMES</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Computer Modeling in Engineering &#x0026; Sciences</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">1526-1506</issn>
<issn pub-type="ppub">1526-1492</issn>
<publisher>
<publisher-name>Tech Science Press</publisher-name>
<publisher-loc>USA</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">62998</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2025.062998</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Analytical Solutions for 1-Dimensional Peridynamic Systems by Considering the Effect of Damping</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Analytical Solutions for 1-Dimensional Peridynamic Systems by Considering the Effect of Damping</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Analytical Solutions for 1-Dimensional Peridynamic Systems by Considering the Effect of Damping</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib id="author-1" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Yang</surname><given-names>Zhenghao</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Oterkus</surname><given-names>Erkan</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref><email>erkan.oterkus@strath.ac.uk</email></contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Oterkus</surname><given-names>Selda</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Naumenko</surname><given-names>Konstantin</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>Engineering Mechanics, Institute of Mechanics, Otto von Guericke University</institution>, <addr-line>Magdeburg, 39106</addr-line>, <country>Germany</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>PeriDynamics Research Centre, Department of Naval Architecture, Ocean and Marine Engineering, University of Strathclyde</institution>, <addr-line>Glasgow, G4 0LZ</addr-line>, <country>UK</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Author: Erkan Oterkus. Email: <email>erkan.oterkus@strath.ac.uk</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date date-type="collection" publication-format="electronic">
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date date-type="pub" publication-format="electronic">
<day>30</day><month>05</month><year>2025</year>
</pub-date>
<volume>143</volume>
<issue>2</issue>
<fpage>2491</fpage>
<lpage>2508</lpage>
<history>
<date date-type="received">
<day>01</day>
<month>1</month>
<year>2025</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>07</day>
<month>5</month>
<year>2025</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2025 The Authors.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Published by Tech Science Press.</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_CMES_62998.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>For the solution of peridynamic equations of motion, a meshless approach is typically used instead of utilizing semi-analytical or mesh-based approaches. In contrast, the literature has limited analytical solutions. This study develops a novel analytical solution for one-dimensional peridynamic models, considering the effect of damping. After demonstrating the details of the analytical solution, various demonstration problems are presented. First, the free vibration of a damped system is considered for under-damped and critically damped conditions. Peridynamic solutions and results from the classical theory are compared against each other, and excellent agreement is observed between the two approaches. Next, forced vibration analyses of undamped and damped conditions are performed. In addition, the effect of horizon size is investigated. It is shown that for smaller horizon sizes, peridynamic results agree well with classical results, whereas results from these two approaches deviate from each other as the horizon size increases.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Peridynamics</kwd>
<kwd>analytical</kwd>
<kwd>damping</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>As a new continuum mechanics formulation, peridynamics [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>] has been developed by considering the limitations of classical continuum mechanics, which is formulated in the form of partial differential equations. Along the discontinuities, such as cracks, spatial derivatives are not defined as part of the partial differential equations. The peridynamics equation of motion is given in integro-differential equation form, which does not contain any spatial derivatives and is valid with or without discontinuities. In addition, classical continuum mechanics does not have a length scale parameter, which can be necessary when analyzing advanced material systems with microstructural details. On the other hand, peridynamics has an important parameter named the horizon, which is the length scale parameter. With the horizon approaching zero, peridynamics equations can converge to classical continuum mechanics equations.</p>
<p>During the last ten years, there has been rapid progress in peridynamics research. For instance, peridynamics has been successfully utilized for the analysis of many different material systems. Liu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>] introduced a modified rate-dependent peridynamic model to investigate the dynamic mechanical behavior of ceramic materials. Chen et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>] introduced a refined thermo-mechanical fully coupled peridynamic model and investigated fracture in concrete. By performing peridynamic simulations, Shi et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>] examined damage evolution in reinforced concrete subjected to radial blasting. Ma et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>] proposed an improved peridynamic model for the quasi-static and dynamic fracture of reinforced concrete. Wang and Wu [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>] presented a bond-level energy-based peridynamic model for mixed-mode fracture in rocks. Wu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>] performed peridynamic failure analysis in a Ni/Ni3Al bi-material structure. Chunyu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>] developed a numerical model to simulate a dynamic ice-milling process by using state-based peridynamics. Yang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>] presented a peridynamic formulation suitable for out-of-plane damage analysis of composite laminates. Oterkus and Madenci [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>] showed the application of peridynamics for failure prediction in composites. In another study, Oterkus et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>] predicted damage growth from loaded composite fastener holes by using peridynamics. To investigate fracture behavior in nuclear fuel pellets, Liu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>] developed a thermomechanical peridynamic model. By using element-based peridynamics, Jiang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>] analyzed functionally graded materials. Diana et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>] used peridynamics to determine homogenized properties for microstructured materials. Yin et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-18">18</xref>] developed a peridynamic model for large deformation and fracture analysis of hyperelastic materials.</p>
<p>Peridynamic formulations for simplified structures are also available in the literature. O&#x2019;Grady and Foster [<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>] developed a peridynamic beam formulation within a non-ordinary state-based peridynamic framework. Three-dimensional Euler-Bernoulli beam structures were studied by Liu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>] using an element-based peridynamic model. Chen et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>] performed a peridynamic fatigue crack growth analysis of hydrogels. To predict the initiation and propagation of cracks in brittle solids Wang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>] presented a 3-D conjugated bond-pair-based peridynamic formulation.</p>
<p>Peridynamics can also be utilized to analyze different types of material responses, including elastic, plastic, viscoelastic, and viscoplastic material behavior. Zu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>] presented an elastoplastic fracture model in a bond-based peridynamic framework. Liu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>] proposed a time-discontinuous state-based peridynamic formulation for elastoplastic dynamic fracture problems. A viscoelastic model of non-ordinary state-based peridynamics was developed by Tian and Zhou [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>]. Zhang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>] introduced a peridynamic approach to model elasto-viscoplastic ductile fracture. A new ordinary state-based peridynamic framework was proposed by Zhang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-27">27</xref>], including the Drucker-Prager plasticity model and shear deformation.</p>
<p>The meshless approach is usually used for the solution of peridynamic equations of motion instead of utilizing semi-analytical [<xref ref-type="bibr" rid="ref-28">28</xref>] or mesh-based approaches. There are also some analytical solutions available in the literature. Amongst these, Mikata presented analytical solutions for peristatic and peridynamic problems for a 1-dimensional infinite rod [<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>] and 3-dimensional isotropic materials [<xref ref-type="bibr" rid="ref-30">30</xref>]. Yang et al. demonstrated an analytical solution of 1-dimensional [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>] and 2-dimensional [<xref ref-type="bibr" rid="ref-32">32</xref>] peridynamic equations of motion.</p>
<p>This study introduces a novel analytical solution for 1-dimensional peridynamic systems by considering the effect of damping, which can occur due to internal losses in the material, friction in joints, and others. After demonstrating the details of the analytical solution, various demonstration problems are considered. Peridynamic analytical results and results obtained from the classical theory are compared against each other. In addition, the effect of the horizon as the length scale parameter is demonstrated.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>Analytical Solution of 1-Dimensional Peristaltic Governing Equation</title>
<p>For a 1-dimensional bar, the peristatic governing equation is described as follows:
<disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label><mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>where <italic>c</italic> is the bond constant, <italic>u</italic>(<italic>x</italic>) is the displacement of the material point located at <italic>x</italic>, <italic>b</italic>(<italic>x</italic>) is the body load, <italic>&#x03BE;</italic> is the bond length, <italic>E</italic> is the Elastic Modulus, and <italic>A</italic> is the cross-sectional area, and <italic>&#x03B4;</italic> is the size of the horizon.</p>
<p>With the introduction of fictitious regions outside the boundary, clamped and free boundary conditions can be written as follows (<xref ref-type="sec" rid="app-1">Appendix A</xref>):
<disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label><mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x003A;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x003A;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">&#x2200;</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <italic>x&#x002A;</italic> is the location of the boundary condition.</p>
<sec id="s2_1">
<label>2.1</label>
<title>Clamped-Clamped Condition</title>
<p>For a clamped-clamped bar subjected to some arbitrary loading, the boundary conditions are given as
<disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label><mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2200;</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <italic>L</italic> is the length of the bar.</p>
<p>Selecting the trial function as follows:
<disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label><mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>where <italic>a</italic><sub><italic>n</italic></sub> is an unknown coefficient and substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">Eq. (4)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1)</xref> gives
<disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label><mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mi>c</mml:mi><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Unknown coefficients in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref> can be determined using the orthogonality condition as follows:
<disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label><mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></disp-formula></p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">Eq. (6)</xref> back into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">Eq. (4)</xref> results in the peristatic analytical solution for a clamped-clamped bar as follows:
<disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label><mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s2_2">
<label>2.2</label>
<title>Clamped-Free Condition</title>
<p>For a bar that is only clamped at the left end, the boundary conditions can be described as follows:
<disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label><mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>and&#xA0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2200;</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>In this case, the trial function can be chosen as follows:
<disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label><mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>where <italic>b</italic><sub><italic>n</italic></sub> is an unknown coefficient. Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">Eq. (9)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1)</xref> and after simplification yields
<disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label><mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mi>c</mml:mi><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Coefficients in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">Eq. (10)</xref> can be obtained using the orthogonality condition as follows:
<disp-formula id="eqn-11"><label>(11)</label><mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></disp-formula></p>
<p>Therefore, the peristatic analytical solution for this case can be written as:
<disp-formula id="eqn-12"><label>(12)</label><mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>Analytical Solution of 1-Dimensional Peridynamic Equation of Motion by Considering the Effect of Damping</title>
<p>In general, the peridynamic (PD) equation of motion for a 1-dimensional bar can be written as follows:
<disp-formula id="eqn-13"><label>(13)</label><mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <italic>&#x03C1;</italic> is density, <inline-formula id="ieqn-1"><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the damping factor, <italic>t</italic> represents time, &#x201C;.&#x201D; is the derivative of a function for time, and &#x201C;..&#x201D; is the second derivative of a function with respect to time.</p>
<p>Suppose the initial conditions are known as follows:
<disp-formula id="eqn-14"><label>(14)</label><mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>and&#xA0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>And if the Laplace transform for the time variable <inline-formula id="ieqn-2"><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>:
<disp-formula id="eqn-15"><label>(15)</label><mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus, applying the Laplace transform to both sides of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">Eq. (13)</xref> in <inline-formula id="ieqn-3"><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> results in
<disp-formula id="eqn-16"><label>(16)</label><mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Rearranging <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-16">Eq. (16)</xref> gives
<disp-formula id="eqn-17"><label>(17)</label><mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<sec id="s3_1">
<label>3.1</label>
<title>Clamped-Free Condition</title>
<p>For the clamped-free case, comparing <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-17">Eq. (17)</xref> with <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1)</xref> yields:
<disp-formula id="eqn-18"><label>(18)</label><mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>c</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>c</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Considering <inline-formula id="ieqn-4"><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as an analogue to <inline-formula id="ieqn-5"><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> leads to:
<disp-formula id="eqn-19"><label>(19)</label><mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p>Referring to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">Eq. (10)</xref>, substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-19">Eq. (19)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-18">Eq. (18a)</xref> yields:
<disp-formula id="eqn-20"><label>(20)</label><mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Coefficients in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-20">Eq. (20)</xref> can be determined using the orthogonality condition as follows:
<disp-formula id="eqn-21"><label>(21)</label><mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>where
<disp-formula id="ueqn-22"><mml:math id="mml-ueqn-22" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></disp-formula>with
<disp-formula id="eqn-22"><label>(22)</label><mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msqrt></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msqrt></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-24"><mml:math id="mml-ueqn-24" display="block"><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mfrac><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:msqrt><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p>It can be rewritten using partial fractions in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">Eq. (21)</xref> as
<disp-formula id="eqn-23"><label>(23)</label><mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Recalling the following and applying the inverse Laplace transform to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-23">Eq. (23)</xref> yields <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-25">Eq. (25)</xref>.
<disp-formula id="eqn-24"><label>(24)</label><mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-25"><label>(25)</label><mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where the following is the solution to this case:
<disp-formula id="eqn-26"><label>(26)</label><mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></disp-formula></p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-25">Eq. (25)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">Eq. (26)</xref> yields:
<disp-formula id="eqn-27"><label>(27)</label><mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where
<disp-formula id="eqn-28"><label>(28)</label><mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:mtable columnalign="left" columnspacing="1em" rowspacing="4pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left left" columnspacing="1em" rowspacing="4pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left left" columnspacing="1em" rowspacing="4pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>&#x3B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x3C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x3C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>&#x3B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x3C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x3C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msqrt></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left left" columnspacing="1em" rowspacing="4pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left left left" columnspacing="1em" rowspacing="4pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x3C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>&#x3C1;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x3C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x3C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x3C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>In particular, for a damped free system, i.e., <inline-formula id="ieqn-6"><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-27">Eqs. (27)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-28">(28)</xref> reduce to
<disp-formula id="eqn-29"><label>(29)</label><mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>in which
<disp-formula id="eqn-30"><label>(30)</label><mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:mtable columnalign="left" columnspacing="1em" rowspacing="4pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left left" columnspacing="1em" rowspacing="4pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left left left" columnspacing="1em" rowspacing="4pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x3C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>&#x3C1;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x3C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>For a bar with clamped-free boundary conditions, the analytical solution has the same form except <inline-formula id="ieqn-7"><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> other than <inline-formula id="ieqn-8"><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> for <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-27">Eqs. (27)</xref> to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-29">(29)</xref>. Particular to the resonance condition, consider a damped-free bar subjected to some harmonic load at an arbitrary point <inline-formula id="ieqn-9"><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>.</p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label>
<caption>
<title>A damped-free bar subjected to some harmonic load at an arbitrary point <inline-formula id="ieqn-10"><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula><break/></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_62998-fig-1.tif"/>
</fig>
<p>If the loading frequency coincides with some natural frequencies of the bar, such that
<disp-formula id="eqn-31"><label>(31)</label><mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-31">Eq. (31)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-27">Eq. (27)</xref> results in the following:
<disp-formula id="eqn-32"><label>(32)</label><mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>As <inline-formula id="ieqn-11"><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-32">Eq. (32)</xref> diverges.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Numerical Cases</title>
<p>To demonstrate the capability of the proposed approach, various scenarios are considered. Peridynamics results and the corresponding classical solutions are compared against each other for validation purposes. A clamped-free bar with Young&#x2019;s modulus of <inline-formula id="ieqn-12"><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>200</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;GPa</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, density of <inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.785</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;kg</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, length of <inline-formula id="ieqn-14"><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, cross-sectional area of <inline-formula id="ieqn-15"><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, and PD horizon of <inline-formula id="ieqn-16"><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.001</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are selected for the cases given below.</p>
<sec id="s4_1">
<label>4.1</label>
<title>Free Vibration of a Damped System</title>
<p>First, the free vibration behavior of a damped system is investigated. Suppose the initial conditions are given as follows:
<disp-formula id="eqn-33"><label>(33)</label><mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<sec id="s4_1_1">
<label>4.1.1</label>
<title>Case 1: Under Damped</title>
<p>A damping factor of <inline-formula id="ieqn-17"><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1000</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;Ns</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is considered in the first case. <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref> depicts the variation of the displacement at the center of the bar, i.e., <italic>x</italic> &#x003D; 0.5 m, with respect to time. It indicates that oscillatory behavior is observed where the amplitude of the displacements decreases due to the effect of damping. Peridynamic results agree very well with the classical solution.</p>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label>
<caption>
<title>The displacement variation at the center of the bar, i.e., <italic>x</italic> &#x003D; 0.5 m, as the time progresses</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_62998-fig-2.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4_1_2">
<label>4.1.2</label>
<title>Case 2: Critically Damped</title>
<p>The damping factor is specified as <inline-formula id="ieqn-18"><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.2448</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;Ns</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> in the second case. Concerning the first case, the damping factor is relatively high. <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref> indicates that the system is damped quickly rather than showing an oscillatory behavior, and peridynamic results agree very well with the classical solution.</p>
<fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>The displacement variation at the center of the bar, i.e., <italic>x</italic> &#x003D; 0.5 m, as time progresses</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_62998-fig-3.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s4_2">
<label>4.2</label>
<title>Forced Oscillation of Undamped System (Non-Resonant)</title>
<p>In this case, a bar that is initially at rest is subjected to a harmonic loading condition exerted at the free end (<xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref>):
<disp-formula id="eqn-34"><label>(34)</label><mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mover><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace width="1em" /><mml:mover><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1000</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<fig id="fig-4">
<label>Figure 4</label>
<caption>
<title>A bar that is initially at rest is subjected to a harmonic loading condition at the free end</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_62998-fig-4.tif"/>
</fig>
<p>For this particular loading condition, an oscillatory behavior is observed, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref>, since there is damping in the system, and there is a very good agreement between peridynamic and classical results.</p>
<fig id="fig-5">
<label>Figure 5</label>
<caption>
<title>The displacement variation at the center of the bar, i.e., <italic>x</italic> &#x003D; 0.5 m, as time progresses</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_62998-fig-5.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4_3">
<label>4.3</label>
<title>Forced Vibration of a Damped System</title>
<p>This case is similar to the previous case by including damping in the system, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref>.
<disp-formula id="eqn-35"><label>(35)</label><mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mover><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mover><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1000</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1000</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;Ns/m</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></disp-formula></p>
<fig id="fig-6">
<label>Figure 6</label>
<caption>
<title>A damped system subjected to forced vibration</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_62998-fig-6.tif"/>
</fig>
<p>Variation of the displacement at the center of the bar, i.e., <italic>x</italic> &#x003D; 0.5 m, as time progresses, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7</xref>. Different from the previous case, the amplitude of oscillations decreases due to damping. There is a very good agreement between peridynamic and classical results.</p>
<fig id="fig-7">
<label>Figure 7</label>
<caption>
<title>The displacement variation at the center of the bar, i.e., <italic>x</italic> &#x003D; 0.5 m, as the time progresses</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_62998-fig-7.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4_4">
<label>4.4</label>
<title>Horizon Size Analysis (Natural Frequencies)</title>
<p>The above results indicate that PD agrees with classical theory in oscillation behaviors. However, those solutions are obtained for a small horizon size (<inline-formula id="ieqn-19"><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>&#x226A;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula>) so that the nonlocal character does not play a significant role. It can compare the natural frequencies between peridynamics and classical theory by considering different horizon sizes to investigate the subtlety of the nonlocal effect. The natural frequencies from peridynamics are obtained from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">Eq. (30)</xref>.</p>
<p>In this case, the horizon size, <inline-formula id="ieqn-20"><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, is varied from <inline-formula id="ieqn-21"><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:mn>0.0001</mml:mn></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-22"><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The natural frequencies of the first four modes (<italic>n</italic> &#x003D; 1, 2, 3, 4) are shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Fig. 8</xref>. Each mode corresponds to an independent motion of the structure.</p>
<fig id="fig-8">
<label>Figure 8</label>
<caption>
<title>Variation of the natural frequencies as the horizon size changes for (<bold>a</bold>) Mode 1, (<bold>b</bold>) Mode 2, (<bold>c</bold>) Mode 3, and (<bold>d</bold>) Mode 4</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_62998-fig-8.tif"/>
</fig>
<p>Wang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>] reported that as the horizon size converges to 0 the peridynamic solution should converge to the classical continuum mechanics solution for the condition without the existence of damage in the structure, and nonlocal effects are insignificant. In addition, as indicated in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-34">34</xref>], peridynamics can also represent wave dispersion, especially at short wavelengths, which is a phenomenon observed in real materials. For such conditions, the horizon can be determined by comparing the peridynamic wave dispersion curves against those obtained from lattice dynamics. As expected, peridynamic results converge to classical results as the horizon size approaches zero and diverge as the horizon size increases, which can represent non-classical nonlocal behavior that can occur, especially at small scales (see <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Fig. 8</xref>).</p>
</sec>
<sec id="s4_5">
<label>4.5</label>
<title>Resonance Analysis</title>
<p>In the last numerical case, a bar subjected to a harmonic load at the free end is considered without the damping effect (<xref ref-type="fig" rid="fig-9">Fig. 9</xref>). If the loading frequency coincides with the first natural frequency, such as
<disp-formula id="ueqn-38"><mml:math id="mml-ueqn-38" display="block"><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<fig id="fig-9">
<label>Figure 9</label>
<caption>
<title>A rod subjected to a harmonic load at the free end without a damping effect</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_62998-fig-9.tif"/>
</fig>
<p>And the bar is initially at rest, i.e.,
<disp-formula id="ueqn-39"><mml:math id="mml-ueqn-39" display="block"><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The natural frequencies in PD are functions of the horizon size <inline-formula id="ieqn-23"><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. In this study, two different scenarios for external loading are chosen as follows:
<disp-formula id="ueqn-40"><mml:math id="mml-ueqn-40" display="block"><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.001</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.001</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0.001</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The displacement variation at the right edge of the bar, i.e., <italic>x</italic> &#x003D; 1 m, for two different horizon sizes, 0.001 and 0.5 m, as the time progresses obtained by PD and classical theory are shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-10">Fig. 10</xref>. It can observe that both PD and classical theory results show resonant oscillation condition as the amplitude of oscillations increases as the time increases. In particular, for a loading frequency corresponding to a smaller horizon size, the resonance behavior obtained from the PD model and that of Classical Continuum Mechanics (CCM) is similar. In contrast, for a larger horizon size, the resonance of classical theory behaves more weakly than PD. This is expected since natural frequencies of PD converge to classical results for small horizon sizes and deviate from classical results as the horizon size increases, as indicated in <xref ref-type="sec" rid="s4_4">Section 4.4</xref>.</p>
<fig id="fig-10">
<label>Figure 10</label>
<caption>
<title>The displacement variation at the right edge of the bar, i.e., <italic>x</italic> &#x003D; 1 m, as the progresses for two different horizon sizes (<bold>a</bold>) 0.001 m, (<bold>b</bold>) 0.5 m</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_62998-fig-10.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4_6">
<label>4.6</label>
<title>Convergence Analysis of the PD Series Solution</title>
<p>This section presents the convergence analysis of the PD series solution for the free vibration of a fixed-free rod by considering the following initial conditions:
<disp-formula id="ueqn-41"><mml:math id="mml-ueqn-41" display="block"><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The corresponding CCM solution truncated at the first 100 terms is chosen as the base reference:
<disp-formula id="ueqn-42"><mml:math id="mml-ueqn-42" display="block"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msqrt><mml:mfrac><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mfrac></mml:msqrt><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>A small horizon of <inline-formula id="ieqn-24"><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> is selected for the peridynamic solution. The variation of the displacement of the material point at the right edge of the bar with respect to the number of terms in the PD series solution at different times, 0.01, 0.015, 0.02, and 0.025 s, is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-11">Fig. 11</xref>.</p>
<fig id="fig-11">
<label>Figure 11</label>
<caption>
<title>The displacement variation at the right edge of the bar, i.e., <italic>x</italic> &#x003D; 1 m, with respect to the number of terms in PD series solution at difference times (<bold>a</bold>) 0.01 s, (<bold>b</bold>) 0.015 s, (<bold>c</bold>), 0.02 s, and (<bold>d</bold>) 0.025 s</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_62998-fig-11.tif"/>
</fig>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-11">Fig. 11</xref> indicates that the PD solution converges to the CCM solution by using more than 10 terms in the PD series solution.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Conclusions</title>
<p>This study presents a novel analytical solution for 1-Dimensional peridynamic systems by considering the effect of damping. After demonstrating the details of the analytical solution, various demonstration problems are given. First, the free vibration of a damped system is considered for under-damped and critically damped conditions. Peridynamic solutions and results from the classical theory are compared against each other, and an excellent agreement is observed between the two approaches. Next, forced vibration analyses of undamped and damped conditions are performed. In addition, the effect of horizon size is investigated. For smaller horizon sizes, peridynamic results agree well with classical results, whereas results from these two approaches deviate from each other as the horizon size increases. In addition, it was presented that using more than 10 terms in the PD series solution, a good convergence is obtained by comparing it against the CCM solution.</p>
<p>Finally, the proposed analytical solution can be utilized for optimization studies as a quick solution without relying on numerical solutions. In addition, the proposed approach can be extended to 2-dimensional and 3-dimensional configurations.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>None.</p>
</ack>
<sec>
<title>Funding Statement</title>
<p>The authors received no specific funding for this study.</p>
</sec>
<sec>
<title>Author Contributions</title>
<p>The authors confirm their contribution to the paper as follows: Conceptualization, Zhenghao Yang, Erkan Oterkus, Selda Oterkus, and Konstantin Naumenko; methodology, Zhenghao Yang, Erkan Oterkus, Selda Oterkus, and Konstantin Naumenko; software, Zhenghao Yang; validation, Zhenghao Yang; formal analysis, Zhenghao Yang; investigation, Zhenghao Yang, Erkan Oterkus, Selda Oterkus, and Konstantin Naumenko; data curation, Zhenghao Yang; writing&#x2014;original draft preparation, Zhenghao Yang; writing&#x2014;review and editing, Erkan Oterkus, Selda Oterkus, and Konstantin Naumenko; visualization, Zhenghao Yang; supervision, Erkan Oterkus, Selda Oterkus, and Konstantin Naumenko. All authors reviewed the results and approved the final version of the manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="data-availability">
<title>Availability of Data and Materials</title>
<p>The data that support the findings of this study are available from the corresponding author, Erkan Oterkus, upon reasonable request.</p>
</sec>
<sec>
<title>Ethics Approval</title>
<p>Not applicable.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement">
<title>Conflicts of Interest</title>
<p>The authors declare no conflicts of interest to report regarding the present study.</p>
</sec>
<app-group id="apg-1">
<app id="app-1"><label>Appendix A</label>
<title></title>
<p><italic>Clamped Boundary</italic></p>
<p>For a rod subjected to clamped boundary conditions at the left end (<xref ref-type="fig" rid="fig-12">Fig. A1</xref>), a fictitious region can be introduced outside the boundary with a width equal to the horizon size <inline-formula id="ieqn-25"><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:math></inline-formula> to ensure that each material point of the real body is completely embedded within the horizon.</p>
<fig id="fig-12">
<label>Figure A1</label>
<caption>
<title>Introduction of the fictitious region for the clamped boundary condition</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_62998-fig-12.tif"/>
</fig>
<p>The PD governing equation for the boundary material point can be written as:
<disp-formula id="eqn-A1"><label>(A1)</label><mml:math id="mml-eqn-A1" display="block"><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>which can also be written as:
<disp-formula id="eqn-A2"><label>(A2)</label><mml:math id="mml-eqn-A2" display="block"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:menclose notation='updiagonalstrike'><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:menclose><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x21D2;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-A2">(A2)</xref> is true for all horizon sizes, <inline-formula id="ieqn-26"><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and all deformation fields, <inline-formula id="ieqn-27"><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Therefore, the following conditions must be satisfied:
<disp-formula id="eqn-A3"><label>(A3)</label><mml:math id="mml-eqn-A3" display="block"><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">&#x2200;</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><italic>Free Boundary</italic></p>
<p>For a rod subjected to a free boundary at the right end (<xref ref-type="fig" rid="fig-13">Fig. A2</xref>), a fictitious region can be introduced outside the free boundary with a width equal to the horizon size <inline-formula id="ieqn-28"><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-13">
<label>Figure A2</label>
<caption>
<title>Introduction of the fictitious region for the free boundary condition</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_62998-fig-13.tif"/>
</fig>
<p>As a consequence of free boundary, it should be ensured that the resultant force acting on the real body from a fictitious region is zero. Let us denote <inline-formula id="ieqn-29"><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as the bond force exerting on the material point located <inline-formula id="ieqn-30"><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:math></inline-formula> from the material point located at <inline-formula id="ieqn-31"><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and it can be expressed as follows:
<disp-formula id="eqn-A4"><label>(A4)</label><mml:math id="mml-eqn-A4" display="block"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p>Then, the following condition should hold:
<disp-formula id="eqn-A5a"><label>(A5a)</label><mml:math id="mml-eqn-A5a" display="block"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">&#x21D4;</mml:mo><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Alternatively, if the integral order is changed, the following expression can be obtained:
<disp-formula id="eqn-A5b"><label>(A5b)</label><mml:math id="mml-eqn-A5b" display="block"><mml:mtable columnalign="left left left" columnspacing="1em" rowspacing="4pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left left" columnspacing="1em" rowspacing="1.4em 0.4em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo stretchy="false">&#x21D4;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left left" columnspacing="1em" rowspacing="1.4em 0.4em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x3B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x3B7;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x3BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By summing <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-A5a">Eqs. (A5a)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-A5b">(A5b)</xref> yields:
<disp-formula id="eqn-A6"><label>(A6)</label><mml:math id="mml-eqn-A6" display="block"><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Utilizing the mean value theorem:
<disp-formula id="eqn-A7"><label>(A7)</label><mml:math id="mml-eqn-A7" display="block"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>For some <inline-formula id="ieqn-32"><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-A7">Eq. (A7)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-A6">Eq. (A6)</xref> results in:
<disp-formula id="eqn-A8"><label>(A8)</label><mml:math id="mml-eqn-A8" display="block"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Again, if the mean value theorem is applied to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-A8">Eq. (A8)</xref> yields:
<disp-formula id="eqn-A9"><label>(A9)</label><mml:math id="mml-eqn-A9" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>for</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>some&#xA0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-A9">Eq. (A9)</xref> must be true for any arbitrary function <inline-formula id="ieqn-33"><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>, which implies
<disp-formula id="eqn-A10"><label>(A10)</label><mml:math id="mml-eqn-A10" display="block"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>and can be written as follows:
<disp-formula id="eqn-A11"><label>(A11)</label><mml:math id="mml-eqn-A11" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mspace width="1em" /><mml:mi mathvariant="normal">&#x2200;</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Hence, it can be concluded that the following must hold for a free boundary condition:
<disp-formula id="eqn-A12"><label>(A12)</label><mml:math id="mml-eqn-A12" display="block"><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2200;</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By assuming that the free boundary is located at <italic>x</italic> &#x003D; <italic>L</italic>.</p>
</app>
</app-group>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>[1]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Silling</surname> <given-names>SA</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Reformulation of elasticity theory for discontinuities and long-range forces</article-title>. <source>J Mech Phys Solids</source>. <year>2000</year>;<volume>48</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>175</fpage>&#x2013;<lpage>209</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0022-5096(99)00029-0</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>[2]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Silling</surname> <given-names>SA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Epton</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Weckner</surname> <given-names>O</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xu</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Askari</surname> <given-names>E</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Peridynamic states and constitutive modeling</article-title>. <source>J Elast</source>. <year>2007</year>;<volume>88</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>151</fpage>&#x2013;<lpage>84</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10659-007-9125-1</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>[3]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Silling</surname> <given-names>SA</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Linearized theory of peridynamic states</article-title>. <source>J Elast</source>. <year>2010</year>;<volume>99</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>85</fpage>&#x2013;<lpage>111</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10659-009-9234-0</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>[4]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Silling</surname> <given-names>SA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Askari</surname> <given-names>E</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A meshfree method based on the peridynamic model of solid mechanics</article-title>. <source>Comput Struct</source>. <year>2005</year>;<volume>83</volume>(<issue>17&#x2013;18</issue>):<fpage>1526</fpage>&#x2013;<lpage>35</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruc.2004.11.026</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>[5]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liu</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mei</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>Q</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lai</surname> <given-names>X</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A modified rate-dependent peridynamic model with rotation effect for dynamic mechanical behavior of ceramic materials</article-title>. <source>Comput Meth Appl Mech Eng</source>. <year>2022</year>;<volume>388</volume>(<issue>24</issue>):<fpage>114246</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2021.114246</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>[6]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gu</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>Q</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xia</surname> <given-names>X</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A refined thermo-mechanical fully coupled peridynamics with application to concrete cracking</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source>. <year>2021</year>;<volume>242</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>107463</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engfracmech.2020.107463</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>[7]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Shi</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Peridynamics simulations of the damage of reinforced concrete structures under radial blasting</article-title>. <source>Int J Damage Mech</source>. <year>2024</year>;<volume>21</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>516</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1177/10567895241292745</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>[8]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ma</surname> <given-names>Q</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname> <given-names>D</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wu</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname> <given-names>D</given-names></string-name></person-group>. <article-title>An improved peridynamic model for quasi-static and dynamic fracture and failure of reinforced concrete</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source>. <year>2023</year>;<volume>289</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>109459</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engfracmech.2023.109459</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>[9]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wu</surname> <given-names>W</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A bond-level energy-based peridynamics for mixed-mode fracture in rocks</article-title>. <source>Comput Meth Appl Mech Eng</source>. <year>2023</year>;<volume>414</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>116169</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2023.116169</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>[10]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wu</surname> <given-names>WP</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>ZZ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chu</surname> <given-names>X</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Peridynamics study on crack propagation and failure behavior in Ni/Ni<sub>3</sub>Al bi-material structure</article-title>. <source>Compos Struct</source>. <year>2023</year>;<volume>323</volume>:<fpage>117453</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruct.2023.117453</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>[11]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chunyu</surname> <given-names>GUO</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kang</surname> <given-names>HAN</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chao</surname> <given-names>WANG</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liyu</surname> <given-names>YE</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zeping</surname> <given-names>WANG</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Numerical modelling of the dynamic ice-milling process and structural response of a propeller blade profile with state-based peridynamics</article-title>. <source>Ocean Eng</source>. <year>2022</year>;<volume>264</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>112457</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2022.112457</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>[12]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yang</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gao</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>F</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Peridynamics for out-of-plane damage analysis of composite laminates</article-title>. <source>Eng Comput</source>. <year>2024</year>;<volume>40</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>2101</fpage>&#x2013;<lpage>25</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00366-023-01903-x</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>[13]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Oterkus</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Madenci</surname> <given-names>E</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Peridynamics for failure prediction in composites</article-title>. In: <conf-name>53rd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference 20th AIAA/ASME/AHS Adaptive Structures Conference</conf-name>; <year>2012 Apr 23&#x2013;26;</year> <publisher-loc>Honolulu, HI, USA</publisher-loc>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.2514/6.2012-1692</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>[14]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Oterkus</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Barut</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Madenci</surname> <given-names>E</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Damage growth prediction from loaded composite fastener holes by using peridynamic theory</article-title>. In: <conf-name>51st AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference</conf-name>; <year>2010 Apr 12&#x2013;15</year>; <publisher-loc>Orlando, FL, USA</publisher-loc>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.2514/6.2010-3026</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-15"><label>[15]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liu</surname> <given-names>QQ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wu</surname> <given-names>D</given-names></string-name>, <string-name><surname>Madenci</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yu</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hu</surname> <given-names>YL</given-names></string-name></person-group>. <article-title>State-Based peridynamics for thermomechanical modeling of fracture mechanisms in nuclear fuel pellets</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source>. <year>2022</year>;<volume>276</volume>(<issue>16</issue>):<fpage>108917</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engfracmech.2022.108917</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>[16]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Jiang</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fang</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Meng</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Fracture analysis of orthotropic functionally graded materials using element-based peridynamics</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source>. <year>2024</year>;<volume>297</volume>(<issue>14&#x2013;16</issue>):<fpage>109886</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engfracmech.2024.109886</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>[17]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Diana</surname> <given-names>V</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bacigalupo</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lepidi</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gambarotta</surname> <given-names>L</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Anisotropic peridynamics for homogenized microstructured materials</article-title>. <source>Comput Meth Appl Mech Eng</source>. <year>2022</year>;<volume>392</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>114704</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2022.114704</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-18"><label>[18]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yin</surname> <given-names>BB</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sun</surname> <given-names>WK</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liew</surname> <given-names>KM</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Modeling via peridynamics for large deformation and progressive fracture of hyperelastic materials</article-title>. <source>Comput Meth Appl Mech Eng</source>. <year>2023</year>;<volume>403</volume>:<fpage>115739</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2022.115739</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-19"><label>[19]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>O&#x2019;Grady</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Foster</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Peridynamic beams: a non-ordinary, state-based model</article-title>. <source>Int J Solids Struct</source>. <year>2014</year>;<volume>51</volume>(<issue>18</issue>):<fpage>3177</fpage>&#x2013;<lpage>83</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijsolstr.2014.05.014</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-20"><label>[20]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liu</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fang</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liang</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fu</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yan</surname> <given-names>X</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Study of three-dimensional Euler-Bernoulli beam structures using element-based peridynamic model</article-title>. <source>Eur J Mech A/solids</source>. <year>2021</year>;<volume>86</volume>(<issue>9</issue>):<fpage>104186</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.euromechsol.2020.104186</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-21"><label>[21]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Fatigue crack growth analysis of hydrogel by using peridynamics</article-title>. <source>Int J Fract</source>. <year>2023</year>;<volume>244</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>113</fpage>&#x2013;<lpage>23</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10704-023-00722-x</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-22"><label>[22]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhou</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shou</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A 3-D conjugated bond-pair-based peridynamic formulation for initiation and propagation of cracks in brittle solids</article-title>. <source>Int J Solids Struct</source>. <year>2018</year>;<volume>134</volume>(<issue>1-2</issue>):<fpage>89</fpage>&#x2013;<lpage>115</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijsolstr.2017.10.022</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-23"><label>[23]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zu</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lai</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mei</surname> <given-names>H</given-names></string-name></person-group>. <article-title>An elastoplastic fracture model based on bond-based peridynamics</article-title>. <source>Comput Model Eng Sci</source>. <year>2024</year>;<volume>140</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>2349</fpage>&#x2013;<lpage>71</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2024.050488</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-24"><label>[24]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liu</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ye</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zheng</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Time-discontinuous state-based peridynamics for elasto-plastic dynamic fracture problems</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source>. <year>2022</year>;<volume>266</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>108392</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engfracmech.2022.108392</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-25"><label>[25]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Tian</surname> <given-names>DL</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhou</surname> <given-names>XP</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A viscoelastic model of geometry-constraint-based non-ordinary state-based peridynamics with progressive damage</article-title>. <source>Comput Mech</source>. <year>2022</year>;<volume>69</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>1413</fpage>&#x2013;<lpage>41</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00466-022-02148-z</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-26"><label>[26]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname> <given-names>QS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>X</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Peridynamics methodology for elasto-viscoplastic ductile fracture</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source>. <year>2023</year>;<volume>277</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>108939</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engfracmech.2022.108939</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-27"><label>[27]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>T</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhou</surname> <given-names>XP</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qian</surname> <given-names>QH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Drucker-Prager plasticity model in the framework of OSB-PD theory with shear deformation</article-title>. <source>Eng Comput</source>. <year>2023</year>;<volume>39</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>1395</fpage>&#x2013;<lpage>414</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00366-021-01527-z</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-28"><label>[28]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Oterkus</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Madenci</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nemeth</surname> <given-names>M</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Stress analysis of composite cylindrical shells with an elliptical cutout</article-title>. <source>J Mech Mater Struct</source>. <year>2007</year>;<volume>2</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>695</fpage>&#x2013;<lpage>727</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.2140/jomms.2007.2.695</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-29"><label>[29]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Mikata</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Analytical solutions of peristatic and peridynamic problems for a 1D infinite rod</article-title>. <source>Int J Solids Struct</source>. <year>2012</year>;<volume>49</volume>(<issue>21</issue>):<fpage>2887</fpage>&#x2013;<lpage>97</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijsolstr.2012.02.012</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-30"><label>[30]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Mikata</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Analytical solutions of peristatics and peridynamics for 3D isotropic materials</article-title>. <source>Eur J Mech A/solids</source>. <year>2023</year>;<volume>101</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>104978</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.euromechsol.2023.104978</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-31"><label>[31]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yang</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname> <given-names>CC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Oterkus</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Oterkus</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Naumenko</surname> <given-names>K</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Analytical solution of 1-dimensional peridynamic equation of motion</article-title>. <source>J Peridyn Nonlocal Model</source>. <year>2023</year>;<volume>5</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>356</fpage>&#x2013;<lpage>74</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s42102-022-00086-1</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-32"><label>[32]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yang</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname> <given-names>CC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Oterkus</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Oterkus</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Naumenko</surname> <given-names>K</given-names></string-name>, <string-name><surname>Vazic</surname> <given-names>B</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Analytical solution of the peridynamic equation of motion for a 2-dimensional rectangular membrane</article-title>. <source>J Peridyn Nonlocal Model</source>. <year>2023</year>;<volume>5</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>375</fpage>&#x2013;<lpage>91</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s42102-022-00090-5</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-33"><label>[33]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Oterkus</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Oterkus</surname> <given-names>E</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Determination of horizon size in state-based peridynamics</article-title>. <source>Continuum Mech Thermodyn</source>. <year>2023</year>;<volume>35</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>705</fpage>&#x2013;<lpage>28</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00161-020-00896-y</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-34"><label>[34]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Oterkus</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Oterkus</surname> <given-names>E</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Comparison of peridynamics and lattice dynamics wave dispersion relationships</article-title>. <source>J Peridyn Nonlocal Model</source>. <year>2023</year>;<volume>5</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>461</fpage>&#x2013;<lpage>71</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s42102-022-00087-0</pub-id>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back></article>