Equações de quarta ordem na modelagem de oscilações de pontes

Equações diferenciais de quarta ordem aparecem naturalmente na modelagem de oscilações de estruturas elásticas, como aquelas observadas em pontes pênseis. São considerados dois modelos que descrevem as oscilações no tabuleiro de uma ponte. No modelo unidimensional estudamos blow up em espaço finito de soluções de uma classe de equações diferenciais de quarta ordem. Os resultados apresentados solucionam uma conjectura apresentada em [F. Gazzola and R. Pavani. Wide oscillation finite time blow up for solutions to nonlinear fourth order differential equations. Arch. Ration. Mech. Anal., 207(2):717752, 2013] e implicam a não existência de ondas viajantes com baixa velocidade de propagação em uma viga. No modelo bidimensional analisamos uma equação não local para uma placa longa e fina, suportada nas extremidades menores, livre nas demais e sujeita a protensão. Provamos existência e unicidade de solução fraca e estudamos o seu comportamento assintótico sob amortecimento viscoso. Estudamos ainda a estabilidade de modos simples de oscilação, os quais são classificados como longitudinais ou torcionais.

Fourth order differential equations appear naturally when modeling oscillations in elastic structures such as those observed in suspension bridges. Two models describing oscillations in the roadway of a bridge are considered. In the one-dimensional model we study finite space blow up of solutions for a class of fourth order differential equations. The results answer a conjecture presented in [F. Gazzola and R. Pavani. Wide oscillation finite time blow up for solutions to nonlinear fourth order differential equations. Arch. Ration. Mech. Anal., 207(2):717752, 2013] and imply the nonexistence of beam oscillation given by traveling wave profile with low speed propagation. In the two-dimensional model we analyze a nonlocal equation for a thin narrow prestressed rectangular plate where the two short edges are hinged and the two long edges are free. We prove existence and uniqueness of weak solution and we study its asymptotic behavior under viscous damping. We also study the stability of simple modes of oscillations which are classified as longitudinal or torsional.