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State-space approach to generalized
thermoelasticity plane waves
with two relaxation times under
dependence of the modulus of
elasticity on reference temperature
Mohamed I.A. Othman
Abstract: We construct a model of the two-dimensional equations of generalized thermoelas-
ticity with two relaxation times in an isotropic elastic medium with the modulus of elasticity
being dependent on the reference temperature. The method of the matrix exponential,
which constitutes the basis of the state-space approach of modern theory, is applied to the
nondimensional equations. Laplace and Fourier integral transforms are used. The resulting
formulation is applied to a problem of a thick plate subject to heating on parts of the upper
and lower surfaces of the plate, varying exponentially with time. Numerical results are
given and illustrated graphically for the problem considered. A comparison is made with the
results predicted by the coupled theory and with the case where the modulus of elasticity is
independent of temperature.
PACS No.: 46.25.Hf
Résumé : Nous construisons un modèle avec équations en deux dimensions pour le
problème thermoélastique généralisé avec deux temps de relaxation dans un milieu élastique
isotropique dont le module d’élasticité dépend de la température. Nous utilisons la méthode
de l’exponentiel matriciel dans les équations sans dimensions, selon les règles des théories
modernes. Nous faisons usage des transformées de Fourier et de Laplace. Le formalisme
résultant de cette approche est appliqué à l’étude d’une plaque épaisse avec un chauffage
des faces supérieure et inférieure variant exponentiellement dans le temps. Les résultats sont
présentés sous forme numérique et graphique. Nous les comparons avec les résultats prédits
par la théorie couplée et avec le cas où le module d’élasticité ne dépend pas du temps.
[Traduit par la Rédaction]
1. Introduction
During the second half of the twentieth century, nonisothermal problems in the theory of elasticity
have become increasingly important. Most investigations have been done under the assumption of
temperature-independent material properties, limiting the applicability of the solutions obtained to
Received 4 March 2003. Accepted 31 July 2003. Published on the NRC Research Press Web site at
http://cjp.nrc.ca/ on 23 December 2003.
M.I.A. Othman. Department of Mathematics, Faculty of Education, Salalah-211, P.O. Box 2801, Sultanate of
Oman (e-mail: m_i_othman@yahoo.com).
Can. J. Phys. 81: 1403–1418 (2003) doi: 10.1139/P03-100 © 2003 NRC Canada