()

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

+

+

+

+

+

=

.

0

 

         

          

          

          

          

,

,

0

  

 

   

,

,

0

  

 

 

      

,

,

0

  

 

 x

    

          

          

,

,

0

  

  

0

  

   

          

          

          

          

,

,

0

3

3

2

3

3

1

2

2

1

1

2

3

2

3

1

2

2

1

1

2

  

1

1

2

1

1

1

1

x

if

x

c

z

і

x

if x

x

x

x

x

c

x

x

c

x

c

z

і

x

x

x

if

x

x

c

x

x

c

x

c

z

і

x

x

if

x

x

c

x

c

z

і

x

x

if

x

c

z

x

R

  

                    (7) 

 The resistance force depends on the movement of x and the motion direction (the 

velocity sign of the left rod end – z). A simplified graph of the dependence of the 
resistance force on the displacement and the motion direction  is shown in Fig.5. 

 It should be pointed out that a force characteristic, which is graphically shown 

in Fig. 5 (b), is realized in forward calculations When the sign of velocity changes, a 
jump in the resistance force occurs (transition to the lower part of the broken line at a 
negative speed). 

The initial-boundary value problem is considered in the form: 

                            

()

()

2

2

2

2

2

,

,

x

x

t

U

a

t

x

t

U

=

0

t



L

x

,

0

,                         (8)

 

                      

()

0

0

,

=

t

x

U

,  

()

()

()

()

=

t

L

t

U

L

t

U

R

L

t

U

C

L

t

x

U

ES

,

,

,

,

,

0

,             (9)

 

                                                   

()

0

,

0

=

x

U

,  

,  



L

x

,

0

,                      (10)

 

                             

()



=

.

   

       

,

0

,

0

  

  

,

L

x

if

x

if

S

P

x

F

                                             

(11) 

In the system (8)-(11): 

)

,

(x

t

U

 – the cross-section displacement of the rod with the 

coordinate x; 

1

=

E

a

 – sound speed in the rod material;  E – elasticity modulus; 

 

–  density of the material; 

– initial shock parameter; P– impact pulse 

To find an approximate solution of the problem (8) - (11), we use a mixed 

difference scheme (three-layer scheme) [17]. The parameter 

 is chosen according to 

the results of calculations, which are compared with the analytical solution of the linear 
problem by the Fourier method [9; 10; 18]. 

The difference problem is written as: 

(

)

+





+

+

+

=

+

+

+

+

+

+

+

2

1

1

2

1

1

1

1

1

2

2

1

1

2

2

1

2

2

h

u

u

u

h

u

u

u

a

u

u

u

n

i

n

i

n

i

n

i

n

i

n

i

n

i

n

i

n

i

                    





+

+

+

2

1

1

1

1

1

2

2

h

u

u

u

a

n

i

n

i

n

i

,                                      (12) 

                               

0

1

0

1

1

=

+

+

n

n

u

u

,  

)

,

(

1

0

1

1

1

n

N

n
N

n
N

n
N

n
N

V

u

R

u

C

h

u

u

ES

=

+

+

+

,              (13) 

()

()

x

F

x

t

U

=

,

0

- 1567 -