<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20241031//EN" "JATS-journalpublishing1-4.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">jamp</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title>Journal of Applied Mathematics and Physics</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2327-4379</issn>
      <issn pub-type="ppub">2327-4352</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Scientific Research Publishing</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.4236/jamp.2026.148140</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">jamp-153079</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group>
          <subject>Article</subject>
        </subj-group>
        <subj-group>
          <subject>Physics</subject>
          <subject>Mathematics</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title>Shock Physics and Entropy Generation in Compressible Solids</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes">
          <name name-style="western">
            <surname>Surana</surname>
            <given-names>Karan S.</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Zahn</surname>
            <given-names>Stacia D.</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1"><label>1</label> Department of Mechanical Engineering, University of Kansas, Lawrence, Kansas, USA </aff>
      <author-notes>
        <fn fn-type="conflict" id="fn-conflict">
          <p>The authors declare no conflicts of interest regarding the publication of this paper.</p>
        </fn>
      </author-notes>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>10</day>
        <month>08</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <pub-date pub-type="collection">
        <month>08</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <volume>14</volume>
      <issue>08</issue>
      <fpage>2829</fpage>
      <lpage>2878</lpage>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>11</day>
          <month>06</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>07</day>
          <month>08</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="published">
          <day>10</day>
          <month>08</month>
          <year>2026</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>© 2026 by the authors and Scientific Research Publishing Inc.</copyright-statement>
        <copyright-year>2026</copyright-year>
        <license license-type="open-access">
          <license-p> This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license ( <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ext-link> ). </license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri content-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.4236/jamp.2026.148140">https://doi.org/10.4236/jamp.2026.148140</self-uri>
      <abstract>
        <p>This paper considers shock physics, entropy generation and associated thermal physics in compressible elastic, and thermoviscoelastic solid medium with and without rheology. The mathematical model containing nonlinear partial differential equations consists of conservation of mass and balance of linear momenta and energy equation derived using contravariant second Piola-Kirchhoff stress tensor and covariant Green’s strain tensor. This mathematical model is augmented with constitutive theories for contravariant second Piola-Kirchhoff stress tensor, heat vector and equation of state, thermodynamic pressure. The dissipation and rheology mechanisms are incorporated using rates of Green’s strain tensor up to orders <italic>n</italic> and rates of second Piola-Kirchhoff stress tensor up to orders <italic>m</italic>. Hence, the mathematical model contains spectra of dissipation coefficients and relaxation times. The solution of the mathematical model is obtained using space-time coupled finite element method based on space-time residual functional in which space-time local approximations are p-version hierarchical in higher order scalar product spaces, thus permitting desired orders of global differentiability of the approximations in space and time. The evolution is computed using a space-time strip for an increment of time followed by time marching. The space-time integral form in this approach is space-time variationally consistent, hence unconditionally stable computations are ensured during the entire evolution. Model problem studies are presented for one-dimensional wave propagation. Besides unconditional stability, other meritorious features of this computational methodology used here are discussed in the paper. Monitoring complex entropy generation and associated thermal physics in the presence of shock waves is a significant feature of the work presented here.</p>
      </abstract>
      <kwd-group kwd-group-type="author-generated" xml:lang="en">
        <kwd>Elastic</kwd>
        <kwd>Viscoelastic</kwd>
        <kwd>Dissipation</kwd>
        <kwd>Rheology</kwd>
        <kwd>Entropy Generation</kwd>
        <kwd>Shock Physics</kwd>
        <kwd>Space-Time Finite Elements</kwd>
        <kwd>Variationally Consistent</kwd>
        <kwd>Wave Physics</kwd>
        <kwd>Classical Continuum Mechanics</kwd>
        <kwd>Conservation and Balance Laws</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec1">
      <title>1. Introduction and Literature Review</title>
      <p>The stress wave physics in incompressible, linear elastic, isotropic and homogeneous solids is perhaps the simplest possible physics. In these solids, the incident stress wave maintains its amplitude and base (support) during propagation, thus preserving its mechanical energy. In incompressible, linear elastic, isotropic and homogeneous solids with description, <italic>i.e.</italic> in linear viscoelastic solids, the fixed energy content (mechanical energy) of a wave such as a stress or velocity pulse continuously results in entropy generation during propagation causing amplitude decay and base elongation of the wave or the pulse, but maintaining the wave shape and wave speed due to incompressibility of the medium. In such physics upon continued evolution, the entire energy of the pulse is converted into entropy resulting in temperature rise of the medium, leading to a constant temperature equilibrium as stationary state of the evolution of wave propagation.</p>
      <p>In compressible, isotropic, homogeneous, inviscid solid medium, the compressibility causes change in density, thus for fixed modulus of elasticity, the wave speed <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> E </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula> changes in the medium as the density changes, compression resulting in higher density reduces wave speed while tension reducing density causes increase in the wave speed. We consider a simple illustrative example to demonstrate the consequences of changing wave speed. Consider an axial rod consisting of isotropic, homogeneous elastic matter fixed at the left and subjected to a compressive stress pulse of duration <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at the right end. Let the dimensionless wave speed be one. At the end of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the wave is completely in the solid rod (<xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1(a)</xref>). As the compressive stress increases from A to B (<xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1(a)</xref>), the density increases from <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at point A (initial density) to maximum value <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at point B resulting in progressively reducing wave speed from A to B. Along B to C, the progressively reducing stress causes progressively reduced value of density from its peak value <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> at point B and eventually at point C, we have density <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1(b)</xref>). Thus, from A to B (or a to b), we have progressively reducing wave speed, the minimum value being at point B (or b) and from B to C (or b to c), we have progressively increasing wave speed and at C, we have reference wave speed (same as at A). Thus in the support AB of the pulse, the stress wave at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is moving faster than the wave at B and the wave at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is moving faster than the wave at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> resulting in piling up of the stress waves from A to B upon continued evolution causing steepening of wavefront AB as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1(a)</xref> at a later value of time (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). This is often referred to as shock front of the stress wave. On the other hand, from BC, the progressively increasing wave speed results in the waves ahead of a wave moving at a faster speed, <italic>i.e.</italic> wave at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , is moving faster than the wave at B and the wave at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is moving faster than the </p>
      <fig id="fig1">
        <label>Figure 1</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId41.jpeg?20260810042427" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 1</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> for compressive <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . (a) Evolution of compressive <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> for compressive <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>wave at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> resulting in stretching or shallowing of the wave front BC shown in <xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1(a)</xref> at a time <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Thus, we see that in case of a compressive stress wave propagating in compressive solid medium the shock formation in the wave occurs behind the peak of the wave and the swallowing or rarefaction occurs ahead of the wave. <xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1(b)</xref> shows initial density wave at time <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and at time <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the density wave with shock front and rarefaction occurring in the same manner as in case of stress wave.</p>
      <p>Wave propagation studies in linear elastic solids have been a subject of investigation for a long time. Wave physics in compressible solids with dissipation, rheology and isothermal as well as nonisothermal physics have not been investigated much, hence published works in this area are very limited. Recently, Surana <italic>et al.</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>] investigated shock physics in compressible solids with dissipation and rheology using simple equation of state under isothermal assumption, <italic>i.e.</italic> in these studies conversion of mechanical energy into entropy and associated thermal effects existed but were not monitored by not considering energy equation in the mathematical model. In these studies, the wave propagation domain was considered insulated, the entropy generation and thermal effects are only due to dissipation that are small, thus had virtually no effect in the material coefficients, <italic>i.e.</italic> deformation field and thermal physics were decoupled in these studies. Authors in references [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>] have reported pertinent literature review related to wave propagation, mostly linear wave propagation with some work related to weak shock waves. The mathematical models in almost all cases are compromised descriptions compared to the conservation and balance laws of classical continuum mechanics and constitutive theories are almost never based on representation theorem [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. The literature review presented by Surana <italic>et al.</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>] and Abboud [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>] is quite comprehensive but not repeated here for the sake of brevity. Interested readers can see references [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
      <p>The mathematical model used in the present work includes energy equation as part of the group of PDEs constituting the complete mathematical model. This aspect of the mathematical model is not considered in references [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. The energy equation is essential to determine the conversion of mechanical work (some) into heat energy through entropy generation. Tracking of entropy generation through various phases of shock physics is helpful and essential in understanding the extend to which mechanical work is converted into thermal energy especially during shock formation and shock reflections. Higher entropy values indicate more mechanical energy being converted into thermal energy. The solutions of the mathematical model consisting of nonlinear PDEs in space and time are obtained by using space-time residual functional based space-time finite element formulation established and used extensively by Surana <italic>et al</italic><italic>.</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>] in which the space-time local approximation in hpk scalar product spaces permits higher order global differentiability in space and time, a novel feature of the computational framework.</p>
    </sec>
    <sec id="sec2">
      <title>2. Present Study</title>
      <p>The research presented here is extension of the works of Surana <italic>et al.</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>] for nonisothermal shock physics. In the work presented here, the energy equation is integral part of the mathematical model, hence entropy generation due to mechanical work and due to thermal physics is monitored and the resulting thermal physics associated with the shock waves is considered in addition to mechanical deformation. The three distinct aspects of this work presented here are described in the following.</p>
      <p>The first aspect is the derivation of the details of the mathematical model consisting of: conservation and balance laws in Lagrangian description based on classical continuum mechanics: conservation of mass, balance of linear momenta, balance of angular momenta, energy equation, entropy inequality, constitutive theories and equation of state. In the derivation of the conservation and balance laws compressibility physics requires consideration of finite deformation, finite strain physics, hence we consider contravariant second Piola-Kirchhoff stress tensor and covariant Green’s strain tensor as measures of stress and strain. Dissipation physics is described by rates of Green’s strain tensor up to order n, hence ordered rate dissipation mechanism, yielding a spectrum of dissipation coefficients corresponding to the strain rates. Rheology or memory mechanism is incorporated using rates of contravariant second Piola-Kirchhoff stress tensor up to orders m, hence yielding ordered rate rheology mechanism with a spectrum of relaxation times. Energy equation accounts for the conversion of mechanical energy into entropy as well as other aspects of entropy generation. Entropy inequality cast in Helmholtz free energy density provides mechanism for determining constitutive tensors and the initial determination of their argument tensors. These argument tensors are augmented due to dissipation physics and rheology and some constitutive tensors are redefined due to consideration of rheology. Constitutive theories are derived using representation theorem [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]. Simple equation of state is considered in which the thermodynamic pressure only depends upon density. Equation of state is used to define equilibrium contravariant second Piola-Kirchhoff stress tensor. This mathematical model consists of nonlinear partial differential equations in dependent variable, space coordinates and time, hence constitutes IVP. The mathematical model in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has closure. This mathematical model in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is reduced to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for pure one dimension wave physics studies in compressible nonlinear elastic medium with dissipation and rheology.</p>
      <p>The second aspect of the work presented here is the unconditionally stable computational infrastructure used to obtain accurate solutions of IVPs that has built in measure of error in the computed solution (without the knowledge of theoretical solution) and built in adaptivity mechanism to improve the accuracy of the computed solutions. Based on Surana <italic>et al.</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>], the space-time coupled method in which the integral forms are constructed using space-time residual functional and calculus of variation and the space-time local approximations are in higher-order scalar product spaces permitting higher degree of polynomials as well as higher order global differentiability is highly meritorious. In this approach, when the space-time integrals over the space-time discretization are Riemann and when the integrated sum of squares of space-time residual functional (I) approaches zero <italic>i.e.</italic> of the order of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script"> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 8 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or lower, the PDEs in the mathematical model are satisfied accurately in the point-wise sense. Thus, proximity of residual functional (I) to zero is an absolute measure of error. This approach obviously does not require theoretical solutions. Adaptively to improve the solution to achieve lower values of I based on h,p,k is inherent in this computational method. Converged solution is obtained for the first space-time strip (or slab). This is followed by computation of the solution for the second space-time strip (or slab) using ICs from the first time strip. This is continued till the desired time is reached. This approach is efficient compared to space-time mesh. In this approach only after obtaining converged solution for the current space-time strip, the solution is advanced to the next space-time strip, hence ensuring converged solution for the all space-time strips, hence the entire space-time domain.</p>
      <p>The third aspect of this work is model problem studies using 1D wave physics in compressible and incompressible solid medium with dissipation and rheology. In each study wave propagation, shock formation, propagation of waves with shocks, reflection of waves with shocks, interaction of waves, entropy generation during evolution resulting in propagating temperature waves with and without shocks, their reflections and interactions one considered.</p>
      <p>The mathematical model in Lagrangian description consisting of conservation and balance laws of classical continuum mechanics, constitutive theories, and their dimensionless forms for nonlinear and nonisothermal 3D deformation physics of thermoelastic and thermoviscoelastic solid mediums with and without rheology is presented. This mathematical model is specialized for 1D wave propagation. Details of the space-time coupled finite element method based om space-time residual functional and calculus of variations and the solution procedure for nonlinear algebraic equations for a space-time strip with time marching are also presented in the paper. Extensive model problem studies are presented to clearly illustrate accurate simulation of complex shock physics. Summary and conclusion are given in the last section of the paper.</p>
    </sec>
    <sec id="sec3">
      <title>3. Mathematical Model</title>
      <sec id="sec3dot1">
        <title>3.1. Conservation and Balance Laws of Classical Continuum Mechanics, Equation of State</title>
        <p>The mathematical model is based on classical continuum thermodynamics for compressible solid matter in Lagrangian description. First, we consider the mathematical model in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in which density change during deformation is necessary for shock formation, hence we consider finite deformation, finite strain deformation physics. Model problems use 1D form of this model in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This is not to be viewed as reduction of 3D model to 1D which implies that some physics that exists in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has been compromised in deriving the model in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This is not the case in the present work. In this work, we consider constant elastic material properties, hence they are neither dependent on the invariants of the strain tensor nor on the temperature. We remark that shock physics <italic>i.e</italic><italic>.</italic> formation of shock waves can only exist in compressible solid media. Basic mechanism of shock formation is the continuous changing density for fixed modulus of elasticity resulting continuously changing wave speed during evolution that causes piling up of waves which eventually forms a shock (explained in introduction).</p>
        <p>We consider conservation and balance laws of classical continuum mechanics in Lagrangian description using contravariant second Piola-Kirchhoff stress tensor <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and covariant Green’s strain tensor <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that are valid measures for nonlinear deformation (finite deformation finite strain). We consider additive decomposition of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in which <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is contravariant second Piola-Kirchhoff equilibrium stress tensor and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is contravariant second Piola-Kirchhoff deviatoric stress tensor. The constitutive theory for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> describes volumetric deformation physics and the constitutive theory for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> addresses distortional deformation. The conservation and balance laws of classical continuum mechanics [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]: conservation of mass, balance of linear momenta, balance of angular momenta, energy equations and entropy inequality are given in the following.</p>
        <disp-formula id="FD1">
          <label>(1)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </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>J</mml:mi>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ρ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD2">
          <label>(2)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mi>F</mml:mi>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>b</mml:mi>
              </mml:msup>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>e</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>]</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>d</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>]</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD3">
          <label>(3)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϵ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD4">
          <label>(4)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>D</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>D</mml:mi>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mo>∇</mml:mo>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mi>q</mml:mi>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:mi>d</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>ε</mml:mi>
                  <mml:mo>˙</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD5">
          <label>(5)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                      <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>η</mml:mi>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>q</mml:mi>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:mi>d</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>ε</mml:mi>
                  <mml:mo>˙</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>We use the following equation of state</p>
        <disp-formula id="FD6">
          <label>(6)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ρ</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi> C </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the bulk modulus, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are displacements, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is density in the reference or initial configuration, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> F </mml:mi><mml:mi> b </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are body forces per unit mass, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mi> J </mml:mi><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is deformation gradient tensor, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are contravariant equilibrium and deviatoric second Piola-Kirchhoff stress tensor, <inline-formula><mml:math><mml:mi> ϵ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is permutation tensor, <inline-formula><mml:math><mml:mi> e </mml:mi></mml:math></inline-formula> is specific internal energy, <inline-formula><mml:math><mml:mi> q </mml:mi></mml:math></inline-formula> is heat flux, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mo> ∇ </mml:mo></mml:math></inline-formula> is gradient operator, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mo> ˙ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is rate of Green’s strain tensor, <inline-formula><mml:math><mml:mi> ϕ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is Helmholtz free energy density, <inline-formula><mml:math><mml:mi> η </mml:mi></mml:math></inline-formula> is entropy density, <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is absolute temperature, <inline-formula><mml:math><mml:mi> g </mml:mi></mml:math></inline-formula> is temperature gradient tensor, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is thermodynamic pressure and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is contravariant Cauchy stress tensor.</p>
        <p>The choice of the equation of state depends upon the specific solid matter under consideration. The present equation of state describes compressibility physics correctly, hence is valid and is used here for illustration purposes to show the influence of compressibility on shock physics. A different equation of state will result in different thermodynamic pressure density relation altering the nature of shock physics but still preserving the shock physics.</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot2">
        <title>3.2. Constitutive Theories</title>
        <p>Following references [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], for the nonlinear elastic solids, we have the following constitutive tensors and their argument tensors</p>
        <disp-formula id="FD7">
          <label>(7)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>d</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mi>d</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ε</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD8">
          <label>(8)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>q</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>q</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD9">
          <label>(9)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>ρ</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>symbolic</mml:mtext>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Arguments of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are symbolic because <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> cannot be an argument tensor in Lagrangian description. We assume that dissipation mechanism is described by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> i </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:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the strain rates <italic>i.e.</italic> rates of Green’s strain tensor up to orders <italic>n</italic> and the rheology is due to rates of deviatoric contravariant second Piola-Kirchhoff stress tensor up to orders <italic>m</italic><italic>i.e.</italic> due to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> m </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Constitutive tensor and the argument tensors in (7) can now be modified using</p>
        <disp-formula id="FD10">
          <label>(10)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mi>d</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mi>σ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mi>m</mml:mi>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>ε</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>ε</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mi>i</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:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mi>j</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mi>m</mml:mi>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>We remark that <inline-formula><mml:math><mml:mi> ϕ </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> η </mml:mi></mml:math></inline-formula> are not constitutive tensor [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], but are dependent on <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>3.2.1. Constitutive Theory for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> e </mml:mi></mml:mstyle></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
        <p>The constitutive theory for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cannot be derived in Lagrangian description as <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is not a dependent variable. Following reference [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] we can derive the constitutive theory for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> equilibrium Cauchy stress tensor using entropy inequality in Eulerian description.</p>
        <disp-formula id="FD11">
          <label>(11)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mo>¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:mo>¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD12">
          <label>(12)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mo>¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:mo>¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mo>¯</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                    <mml:mo>¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mo>¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>in which <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is thermodynamic pressure for incompressible matter we have</p>
        <disp-formula id="FD13">
          <label>(13)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>in which <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is mechanical pressure. In case of Lagrangian description, (11, 12, 13) can be written as (for compressible matter)</p>
        <disp-formula id="FD14">
          <label>(14)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>ρ</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD15">
          <label>(15)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>ρ</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>ρ</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>For incompressible solid matter</p>
        <disp-formula id="FD16">
          <label>(16)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>From (14) and (16), we can obtain equilibrium contravariant second Piola-Kirchhoff stress tensor <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext></mml:mtext><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for compressible and incompressible solid matter.</p>
        <disp-formula id="FD17">
          <label>(17)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mi>J</mml:mi>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ρ</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>δ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>J</mml:mi>
                        <mml:mtext>T</mml:mtext>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>compressible</mml:mtext>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD18">
          <label>(18)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mi>J</mml:mi>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>δ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>J</mml:mi>
                        <mml:mtext>T</mml:mtext>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>incompressible</mml:mtext>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Equations (17) and (18) are the constitutive theories for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for compressible and incompressible solid matter elastic and viscoelastic matter with and without rheology.</p>
        <p>3.2.2. Constitutive Theories for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> e </mml:mi></mml:mstyle></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> q </mml:mi></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></p>
        <p>Theories for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> q </mml:mi></mml:math></inline-formula> have been presented in references [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] using representation theorem and integrity, complete basis of the space of tensor <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> q </mml:mi></mml:math></inline-formula> . We consider simplified constitutive theories to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> q </mml:mi></mml:math></inline-formula> . We consider a constitutive theory for deviatoric second Piola-Kirchhoff stress tensor based on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in which constitutive theory for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> linear in its argument tensors. We can write this constitutive theory as follows (neglecting initial stress field and thermal <italic>i.e.</italic> temperature terms).</p>
        <disp-formula id="FD19">
          <label>(19)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>d</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>λ</mml:mi>
                <mml:mi>d</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ε</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ε</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>I</mml:mi>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mi>η</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ε</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ε</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>I</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Following reference [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], a linear constitutive theory for <inline-formula><mml:math><mml:mi> q </mml:mi></mml:math></inline-formula> is given by</p>
        <disp-formula id="FD20">
          <label>(20)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>q</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mi>g</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>in which <italic>k</italic> is thermal conductivity and <inline-formula><mml:math><mml:mi> g </mml:mi></mml:math></inline-formula> is temperature gradient. The reduced form of entropy inequality is given by</p>
        <disp-formula id="FD21">
          <label>(21)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>q</mml:mi>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:mi>q</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mi>d</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>ε</mml:mi>
                <mml:mo>˙</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec3dot3">
        <title>
          3.3. Complete Mathematical Model in
          <inline-formula>
            <mml:math>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:math>
          </inline-formula>
        </title>
        <p>The conservation and the balance laws (1)-(4), (21) and constitutive theories (17), (19) and (20) constitutive complete mathematical listed below:</p>
        <disp-formula id="FD22">
          <label>(22)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </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>J</mml:mi>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ρ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD23">
          <label>(23)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>F</mml:mi>
                    <mml:mi>b</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>e</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>]</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>d</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>]</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD24">
          <label>(24)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϵ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD25">
          <label>(25)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mtable columnalign="left">
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:mi>q</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>e</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>:</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>ε</mml:mi>
                      <mml:mo>˙</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>q</mml:mi>
                      <mml:mo>⋅</mml:mo>
                      <mml:mi>g</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:mi>d</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>:</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>ε</mml:mi>
                      <mml:mo>˙</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD26">
          <label>(26)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mi>J</mml:mi>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ρ</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>δ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>J</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mtext>T</mml:mtext>
              </mml:msup>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD27">
          <label>(27)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>λ</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>
              </mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mi>I</mml:mi>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ε</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ε</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>I</mml:mi>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:msub>
                <mml:mi>η</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ε</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ε</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>I</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD28">
          <label>(28)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>q</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mi>g</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>This mathematical model is a system of thirteen partial differential equations: balance of linear momenta (3), energy Equation (1), constitutive theories for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> q </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in thirteen variables: <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> q </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , thus this mathematical model has closure.</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot4">
        <title>3.4. Dimensionless Form of Mathematical Model</title>
        <p>When using methods of approximations such as space-time coupled finite element method based on space-time residual functional, it is necessary nondimensionalized the mathematical model to avoid round off errors in the computations. In doing so, we first rewrite (21)-(28) using hat (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mo> ˆ </mml:mo></mml:math></inline-formula> ) on all quantitative indicating that they have their usual dimensions or units. We choose reference quantities with subscript zero and define dimensionless variables.</p>
        <disp-formula id="FD29">
          <label>(29)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mtable columnalign="left">
                <mml:mtr columnalign="left">
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>^</mml:mo>
                          </mml:mover>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mo>^</mml:mo>
                          </mml:mover>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>e</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>e</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>σ</mml:mi>
                              <mml:mo>^</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>]</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>τ</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr columnalign="left">
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:msqrt>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>E</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>ρ</mml:mi>
                                        <mml:mn>0</mml:mn>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>ref</mml:mtext>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msqrt>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr columnalign="left">
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>E</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>E</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>E</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>ref</mml:mtext>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mi>λ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr columnalign="left">
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                          <mml:mi>F</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mi>b</mml:mi>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>F</mml:mi>
                                <mml:mo>^</mml:mo>
                              </mml:mover>
                            </mml:mstyle>
                            <mml:mi>b</mml:mi>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>F</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>η</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>η</mml:mi>
                              <mml:mo>^</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>η</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mo>^</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>η</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr columnalign="left">
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ρ</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>ref</mml:mtext>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>θ</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr columnalign="left">
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>c</mml:mi>
                              <mml:mo>^</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>c</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>v</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
              </mml:mtable>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>We define</p>
        <disp-formula id="FD30">
          <label>(30)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mi>e</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>η</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>B</mml:mi>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>η</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>τ</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>In which <italic>Ec</italic>, <italic>Re</italic>, and <italic>Br</italic> are Ecket’s number, Reynold’s number and Brinckman number, then balance of linear momenta, energy equation, constitutive theories in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the equation of state can be written as (neglecting initial stress <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ).</p>
        <disp-formula id="FD31">
          <label>(31)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>F</mml:mi>
                    <mml:mi>b</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>e</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>]</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>d</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>]</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD32">
          <label>(32)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:msub>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <mml:mi>v</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>∇</mml:mo>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mi>q</mml:mi>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:mi>d</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>ε</mml:mi>
                  <mml:mo>˙</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD33">
          <label>(33)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>q</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mi>g</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD34">
          <label>(34)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mi>J</mml:mi>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ρ</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>δ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>J</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mtext>T</mml:mtext>
              </mml:msup>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD35">
          <label>(35)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mtable columnalign="left">
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>d</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ε</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ε</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                    <mml:mi>I</mml:mi>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>η</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ε</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>ε</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>[</mml:mo>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                    <mml:mo>]</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                    <mml:mi>I</mml:mi>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD36">
          <label>(36)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ρ</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>3.4.1. Dimensionless Mathematical Model in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> R </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
        <p>For 1D wave physics, the mathematical model assuming compressive pressure to be positive (37)-(42) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be reduced to the following in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (considering compressive <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to be positive).</p>
        <disp-formula id="FD37">
          <label>(37)</label>
          <mml:math>
            <mml:mtable columnalign="left">
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mi>J</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>J</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>ρ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD38">
          <label>(38)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>F</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mi>b</mml:mi>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>e</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>11</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>11</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD39">
          <label>(39)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>E</mml:mi>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>11</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:mi>d</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>11</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>ε</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>]</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>11</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD40">
          <label>(40)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>11</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mi>J</mml:mi>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD41">
          <label>(41)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>d</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>11</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>D</mml:mi>
              <mml:mi>e</mml:mi>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>11</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ε</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>11</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mfrac>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>ε</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>]</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>11</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD42">
          <label>(42)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>q</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mi>g</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD43">
          <label>(43)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD44">
          <label>(44)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ρ</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>in which <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mi> η </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> R </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the dimensionless damping coefficient. Various quantities appearing in (37)-(43) are explicitly defined in the following</p>
        <disp-formula id="FD45">
          <label>(45)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>and we have the following</p>
        <disp-formula id="FD46">
          <label>(46)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ε</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>11</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Therefore</p>
        <disp-formula id="FD47">
          <label>(47)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ε</mml:mi>
                          <mml:mo>˙</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>11</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ε</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>11</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>ε</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>]</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>11</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD48">
          <label>(48)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>11</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD49">
          <label>(49)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>J</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>11</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD50">
          <label>(50)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>J</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>e</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>11</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mfrac>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>and</p>
        <disp-formula id="FD51">
          <label>(51)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>J</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>11</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>J</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>d</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>11</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>J</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>d</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>11</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>]</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The mathematical model in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (37)-(44) in conjunction with (45)-(51) holds for compressible thermoviscoelastic solids with dissipation and rheology.</p>
        <p>3.4.2. Entropy Generation</p>
        <disp-formula id="FD52">
          <label>(5))</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msup>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD53">
          <label>(52)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                      <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>η</mml:mi>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>g</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>11</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ε</mml:mi>
                              <mml:mo>˙</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>]</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>11</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>in which</p>
        <disp-formula id="FD54">
          <label>(53)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>q</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD55">
          <label>(54)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>g</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>In the derivation of (52) (See references [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]), we had multiplied throughout by <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> and had changed sign through and, thus the rate of entropy density generation (per unit volume) <italic>i.e.</italic> specific entropy, due to heat vector and mechanical work, is given by</p>
        <disp-formula id="FD56">
          <label>(55)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>η</mml:mi>
                <mml:mi>q</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>η</mml:mi>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>11</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ε</mml:mi>
                                  <mml:mo>˙</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>[</mml:mo>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                    <mml:mo>]</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>11</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Total rate of entropy density generation <inline-formula><mml:math><mml:mi> η </mml:mi></mml:math></inline-formula> (per unit volume) <italic>i.e.</italic> specific entropy, is given</p>
        <disp-formula id="FD57">
          <label>(56)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>η</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>η</mml:mi>
                <mml:mi>q</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>η</mml:mi>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:msub>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>In which <inline-formula><mml:math><mml:mi> q </mml:mi></mml:math></inline-formula> in (55) is straight forward. We explain details of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> due to mechanical work in the following.</p>
        <disp-formula id="FD58">
          <label>(57)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>η</mml:mi>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>11</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:mi>d</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>11</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ε</mml:mi>
                          <mml:mo>˙</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>11</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>substituting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from (41) in (52) and expanding, we can write the following.</p>
        <disp-formula id="FD59">
          <label>(58)</label>
          <mml:math>
            <mml:mtable>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>η</mml:mi>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>e</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>11</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>]</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ε</mml:mi>
                                  <mml:mo>˙</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>[</mml:mo>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                    <mml:mo>]</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>11</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mo>∂</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>d</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>11</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>]</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>E</mml:mi>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>ε</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>11</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>ε</mml:mi>
                            <mml:mo>˙</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>[</mml:mo>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mo>]</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>11</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>η</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ε</mml:mi>
                                  <mml:mo>˙</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>[</mml:mo>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                    <mml:mo>]</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>11</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>ε</mml:mi>
                            <mml:mo>˙</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>[</mml:mo>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mo>]</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>11</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>and</p>
        <disp-formula id="FD60">
          <label>(59)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>η</mml:mi>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>η</mml:mi>
                <mml:mi>w</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msubsup>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </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:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in (58) correspond to the corresponding terms in (56). <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is due to compressibility <italic>i.e.</italic> due to volumetric change, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is due to rheology, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is due to elasticity and strain rate and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is due to dissipation.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec4">
      <title>4. Remarks</title>
      <p>Thus we observe that rate of entropy density generation is quite complex in polymeric solids. We note the following:</p>
      <p>1) In the absence of rheology, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>2) In the absence of dissipation and rheology, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>3) If the matter is incompressible, then <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . In this case, the stress, strain, and strain rate measures become <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mo> ˙ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , in which <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is Cauchy stress, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mo> ˙ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are linear strain and strain rate.</p>
      <p>4) We note that rate of entropy density generation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is never zero in elastic solids as it is due to strain and strain rate. This aspect is absent in fluent media due to absence of strain.</p>
      <p>5) When the medium is inviscid and incompressible only <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is nonzero.</p>
      <p>6) Rate of entropy density <inline-formula><mml:math><mml:mi> η </mml:mi></mml:math></inline-formula> and total entropy Ψ.</p>
      <p>All conservation and balance laws are independent of the volume of matter, hence can be viewed as being valid for unit volume. <inline-formula><mml:math><mml:mi> η </mml:mi></mml:math></inline-formula> , hence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> q </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represents rate of specific entropy <italic>i.e.</italic> entropy per unit volume. We integrate <inline-formula><mml:math><mml:mi> η </mml:mi></mml:math></inline-formula> over each space-time finite element and then sum them over the elements to obtain Ψ, total entropy as referred and used in the paper.</p>
      <p>In the model problem studies we integrate <inline-formula><mml:math><mml:mi> η </mml:mi></mml:math></inline-formula> , hence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> g </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> i </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:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> over the discretization of each space-time strip <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> i </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:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> obtain entropy Ψ and entropies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ψ </mml:mi><mml:mi> q </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> Ψ </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> i </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:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . For <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> we can write</p>
      <disp-formula id="FD61">
        <label>(60)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>Ω</mml:mi>
                                <mml:mo>¯</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>T</mml:mi>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>η</mml:mi>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>Ω</mml:mi>
                                <mml:mo>¯</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>T</mml:mi>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>η</mml:mi>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>Ω</mml:mi>
                                <mml:mo>¯</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>T</mml:mi>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>η</mml:mi>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>or</p>
      <disp-formula id="FD62">
        <label>(61)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>Ψ</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Ψ</mml:mi>
              <mml:mi>q</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Ψ</mml:mi>
              <mml:mi>w</mml:mi>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Substitution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> η </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from (58) in (60) follows. In the model problem studies Ψ is reported.</p>
    </sec>
    <sec id="sec5">
      <title>5. Solutions of Partial Differential Equations in the Mathematical Model</title>
      <p>The mathematical model considered for the model problem studies consists of dimensionless partial differential Equations (38)-(43) in dependent variable <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> q </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that are functions of space coordinates <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> . The solutions of the initial value problems defined by these equations is obtained by using space-time coupled finite element method based of space-time residual functional [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>] in which the local approximation are <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> q </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the dependent variables <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> q </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are over a space-time element <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The local approximations are p-version hierarchical with higher order global differentiability in space as well as time, hence are in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> scalar product spaces.</p>
      <p><xref ref-type="fig" rid="fig2">Figure 2(a)</xref> shows space time domain <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> x </mml:mi></mml:msub><mml:mo> × </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . <xref ref-type="fig" rid="fig2">Figure 2(b)</xref> shows discretization <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in space-time strip <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> i </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:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> given by the </p>
      <fig id="fig2">
        <label>Figure 2</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId440.jpeg?20260810042503" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 2</bold>. Space-time domain and its discretizations using space-time elements and space-time strips. (a) Space-time domain <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) Discretization <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into a space-time strip; (c) Discretization of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> i </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> th </mml:mtext></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> space-time strip <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> using space-time coupled finite elements.</p>
      <p>following.</p>
      <disp-formula id="FD63">
        <label>(62)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>Ω</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>T</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:munder>
                <mml:mo>∪</mml:mo>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    <mml:mo>¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Consider <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> i </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> h </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> space-time strip discretized using space-time finite elements (<xref ref-type="fig" rid="fig2">Figure 2(c)</xref>). Let the local approximations for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> q </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be given by (equal order equal degree)</p>
      <disp-formula id="FD64">
        <label>(63)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtable columnalign="left">
              <mml:mtr columnalign="left">
                <mml:mtd columnalign="left">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:munderover>
                      <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                        <mml:mo>∑</mml:mo>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:munderover>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>N</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>η</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>δ</mml:mi>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                              <mml:mi>e</mml:mi>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>σ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>11</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>[</mml:mo>
                                  <mml:mn>0</mml:mn>
                                  <mml:mo>]</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:munderover>
                      <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                        <mml:mo>∑</mml:mo>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:munderover>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>N</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>η</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>δ</mml:mi>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                              <mml:mi>e</mml:mi>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mo>¯</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>11</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>[</mml:mo>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mo>]</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr columnalign="left">
                <mml:mtd columnalign="left">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>q</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:munderover>
                      <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                        <mml:mo>∑</mml:mo>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:munderover>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>N</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>η</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>δ</mml:mi>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                              <mml:mi>e</mml:mi>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>q</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:munderover>
                      <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                        <mml:mo>∑</mml:mo>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:munderover>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>N</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>η</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>δ</mml:mi>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                              <mml:mi>e</mml:mi>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr columnalign="left">
                <mml:mtd columnalign="left">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:munderover>
                      <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                        <mml:mo>∑</mml:mo>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:munderover>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>N</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>η</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>δ</mml:mi>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                              <mml:mi>e</mml:mi>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Approximations <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> q </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> over <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are given by</p>
      <disp-formula id="FD65">
        <label>(64)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munder>
                    <mml:mo>∪</mml:mo>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>;</mml:mo>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>11</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munder>
                    <mml:mo>∪</mml:mo>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>σ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>11</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>[</mml:mo>
                                  <mml:mn>0</mml:mn>
                                  <mml:mo>]</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>;</mml:mo>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>q</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munder>
                    <mml:mo>∪</mml:mo>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>q</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>;</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munder>
                    <mml:mo>∪</mml:mo>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>;</mml:mo>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munder>
                    <mml:mo>∪</mml:mo>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>;</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>in which <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> q </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be degrees of freedom for an element <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> q </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the degrees of freedom for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> q </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are given by</p>
      <disp-formula id="FD66">
        <label>(65)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mi>δ</mml:mi>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munder>
                    <mml:mo>∪</mml:mo>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>{</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>δ</mml:mi>
                              <mml:mi>e</mml:mi>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>}</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mi>δ</mml:mi>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>
                      </mml:mo>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>σ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>11</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>[</mml:mo>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>]</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munder>
                    <mml:mo>∪</mml:mo>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>{</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>δ</mml:mi>
                              <mml:mi>e</mml:mi>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>}</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>σ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>11</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>[</mml:mo>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mo>]</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mi>δ</mml:mi>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>q</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munder>
                    <mml:mo>∪</mml:mo>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>{</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>δ</mml:mi>
                              <mml:mi>e</mml:mi>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>}</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>q</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mi>δ</mml:mi>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munder>
                    <mml:mo>∪</mml:mo>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>{</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>δ</mml:mi>
                              <mml:mi>e</mml:mi>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>}</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mi>δ</mml:mi>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munder>
                    <mml:mo>∪</mml:mo>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>{</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>δ</mml:mi>
                              <mml:mi>e</mml:mi>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>}</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The total degrees of freedom for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are given by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <disp-formula id="FD67">
        <label>(66)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mi>δ</mml:mi>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>T</mml:mi>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>σ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>11</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>[</mml:mo>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>]</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>q</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>substituting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> q </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in Equations (38), (39) and (41)-(43), we obtain residual equations <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> i </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:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> over <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <disp-formula id="FD68">
        <label>(67)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>e</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ρ</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ρ</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>b</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mi>e</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>σ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>11</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>[</mml:mo>
                                  <mml:mn>0</mml:mn>
                                  <mml:mo>]</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>J</mml:mi>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>σ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>11</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>[</mml:mo>
                                  <mml:mn>0</mml:mn>
                                  <mml:mo>]</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD69">
        <label>(68)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mi>e</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ρ</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>E</mml:mi>
                <mml:mi>c</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mi>e</mml:mi>
                <mml:mi>B</mml:mi>
                <mml:mi>r</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>q</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>η</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>e</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>σ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>11</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>[</mml:mo>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mo>]</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>σ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>11</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>[</mml:mo>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mo>]</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>ε</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>[</mml:mo>
                                      <mml:mn>0</mml:mn>
                                      <mml:mo>]</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>11</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD70">
        <label>(69)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mn>3</mml:mn>
              <mml:mi>e</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>σ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>11</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>[</mml:mo>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>]</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mi>e</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>D</mml:mi>
            <mml:mi>e</mml:mi>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>σ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>11</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>[</mml:mo>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mo>]</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>E</mml:mi>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>ε</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>[</mml:mo>
                                  <mml:mn>0</mml:mn>
                                  <mml:mo>]</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>11</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mi>e</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>ε</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>[</mml:mo>
                                      <mml:mn>0</mml:mn>
                                      <mml:mo>]</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>11</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD71">
        <label>(70)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mn>4</mml:mn>
              <mml:mi>e</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>q</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mi>e</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>k</mml:mi>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD72">
        <label>(71)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mn>5</mml:mn>
              <mml:mi>e</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mi>e</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>k</mml:mi>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>these hold <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ∀ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the domain of space-time element <inline-formula><mml:math><mml:mi> e </mml:mi></mml:math></inline-formula> . We construct space-time residual functional I over <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> given by</p>
      <disp-formula id="FD73">
        <label>(72)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>I</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>i</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>5</mml:mn>
            </mml:munderover>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>E</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>E</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>Ω</mml:mi>
                            <mml:mo>¯</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>i</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>5</mml:mn>
            </mml:munderover>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:munder>
              <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mi>e</mml:mi>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>E</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>E</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    <mml:mo>¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>In which <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> i </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:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are residual equations for an element <italic>e</italic> with domain <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> given by (67)-(71).</p>
      <p>A necessary condition for obtaining an extremum of I is that its first variation must vanish at the extremum provided functional I is differentiable in its arguments. Using (72), we can write</p>
      <disp-formula id="FD74">
        <label>(73)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mi>δ</mml:mi>
                <mml:mi>I</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:munder>
                  <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:munder>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mi>δ</mml:mi>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>I</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:munderover>
                  <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>5</mml:mn>
                </mml:munderover>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>E</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>E</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>Ω</mml:mi>
                                <mml:mo>¯</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>T</mml:mi>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:munder>
                  <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:munder>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:munderover>
                  <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>5</mml:mn>
                </mml:munderover>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>E</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mi>e</mml:mi>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>E</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mi>e</mml:mi>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mo>¯</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:munder>
                  <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>g</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mi>g</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>Let</p>
      <disp-formula id="FD75">
        <label>(74)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>T</mml:mi>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mi>e</mml:mi>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mi>e</mml:mi>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>σ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>11</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>[</mml:mo>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>]</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mi>e</mml:mi>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>q</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mi>e</mml:mi>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mi>e</mml:mi>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and</p>
      <disp-formula id="FD76">
        <label>(75)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>σ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>11</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>[</mml:mo>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>]</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>q</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>In which <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> g </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a nonlinear function of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Following Surana <italic>et al.</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>] we find a solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that satisfies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> iteratively using Newton’s linear method with line search. Details are given in the following. Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be an assumed or starting solution, then</p>
      <disp-formula id="FD77">
        <label>(76)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>g</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>{</mml:mo>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mo>}</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≠</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> δ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be corrections to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that</p>
      <disp-formula id="FD78">
        <label>(77)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>g</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>{</mml:mo>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mo>}</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                        <mml:mi>δ</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>We expand (77) in Taylor Series about <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and retain only up to linear term in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> δ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (Newton’s linear method or Newton-Raphson method).</p>
      <disp-formula id="FD79">
        <label>(78)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>g</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>{</mml:mo>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mo>}</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                        <mml:mi>δ</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>g</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>{</mml:mo>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mo>}</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>[</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>∂</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>{</mml:mo>
                          <mml:mi>g</mml:mi>
                          <mml:mo>}</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>∂</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>{</mml:mo>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mo>}</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>]</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                <mml:mi>δ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD80">
        <label>(79)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mo>∴</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                <mml:mi>δ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>[</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>∂</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>{</mml:mo>
                          <mml:mi>g</mml:mi>
                          <mml:mo>}</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>∂</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>{</mml:mo>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mo>}</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>]</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>g</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>{</mml:mo>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mo>}</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>in which</p>
      <disp-formula id="FD81">
        <label>(80)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>g</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>δ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mi>g</mml:mi>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>δ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>δ</mml:mi>
                <mml:mi>I</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mi>I</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which is second variation of <italic>I</italic>.</p>
      <p>Using (73)</p>
      <disp-formula id="FD82">
        <label>(81)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>δ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mi>I</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>δ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:munderover>
                  <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>5</mml:mn>
                </mml:munderover>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>δ</mml:mi>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>E</mml:mi>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>δ</mml:mi>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>E</mml:mi>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>Ω</mml:mi>
                            <mml:mo>¯</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>E</mml:mi>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>δ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>E</mml:mi>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>Ω</mml:mi>
                            <mml:mo>¯</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:munder>
                  <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:munderover>
                      <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                        <mml:mo>∑</mml:mo>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>5</mml:mn>
                    </mml:munderover>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>δ</mml:mi>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>E</mml:mi>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                  <mml:mi>e</mml:mi>
                                </mml:msubsup>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:mi>δ</mml:mi>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>E</mml:mi>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                  <mml:mi>e</mml:mi>
                                </mml:msubsup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>Ω</mml:mi>
                                <mml:mo>¯</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>E</mml:mi>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                  <mml:mi>e</mml:mi>
                                </mml:msubsup>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>δ</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msup>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>E</mml:mi>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>Ω</mml:mi>
                                <mml:mo>¯</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mi>e</mml:mi>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:munder>
                  <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:munder>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mi>δ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>g</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Surana <italic>e</italic><italic>t</italic><italic>al</italic><italic>.</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>] have shown that a sufficient condition or an extremum principle is possible if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msup><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is neglected in (81). Justification and validity of this approximation are described in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]. Thus, now we have</p>
      <disp-formula id="FD83">
        <label>(82)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mi>I</mml:mi>
            <mml:mo>≡</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mi>e</mml:mi>
            </mml:munder>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:munderover>
                  <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>5</mml:mn>
                </mml:munderover>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>δ</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>E</mml:mi>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                          <mml:mi>e</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>δ</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>E</mml:mi>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                          <mml:mi>e</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mtext>
                      </mml:mtext>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mtext>Ω</mml:mtext>
                        <mml:mo>¯</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>for</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>all</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mi>e</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>≠</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>;</mml:mo>
            <mml:mi>i</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:mo>⋯</mml:mo>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mn>5</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>or</p>
      <disp-formula id="FD84">
        <label>(83)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mi>I</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mi>e</mml:mi>
            </mml:munder>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mi>e</mml:mi>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where</p>
      <disp-formula id="FD85">
        <label>(84)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mi>e</mml:mi>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>i</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>5</mml:mn>
            </mml:munderover>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>δ</mml:mi>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>E</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>δ</mml:mi>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>E</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    <mml:mo>¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>We calculate <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> δ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> using</p>
      <disp-formula id="FD86">
        <label>(85)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                <mml:mi>δ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>[</mml:mo>
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                  <mml:mo>]</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>g</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>δ</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and the improved solution is given by (using line search [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>])</p>
      <disp-formula id="FD87">
        <label>(86)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mi>δ</mml:mi>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mtext>*</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                <mml:mi>δ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>In which <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> α </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is determined using the smallest value of <italic>I</italic>.</p>
      <disp-formula id="FD88">
        <label>(87)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>I</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>δ</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>Δ</mml:mi>
                    <mml:mi>δ</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:mi>I</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>of</mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>solution</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>∀</mml:mo>
            <mml:mi>α</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>This is referred to as line search. We check for convergence <italic>i.e.</italic> when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mo></mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> max </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> Δ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or lower the solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the solution.</p>
      <p>Main steps in computations:</p>
      <p>1) Assume <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , starting or assumed solution</p>
      <p>2) Calculate <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> g </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mo> ∑ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:msubsup><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> f </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <p>3) Assemble <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> g </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to obtain <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mo> ∑ </mml:mo><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> g </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <p>4) Calculate <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mi> I </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mo> ∑ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> δ </mml:mi><mml:msubsup><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:msubsup><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <p>5) Assemble <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mi> I </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to obtain <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mi> I </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mo> ∑ </mml:mo><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mi> I </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo> = </mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mo> ∑ </mml:mo><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> K </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <p>6) Calculate <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> δ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> using <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> δ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mi> I </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <p>7) Calculate <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> α </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <p>8) Calculate improved solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> using</p>
      <disp-formula id="FD89">
        <label>(88)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mi>δ</mml:mi>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mtext>*</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                <mml:mi>δ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>9) Calculate <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <p>10) Check for convergence of Newton’s linear method</p>
      <disp-formula id="FD90">
        <label>(89)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>g</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>max</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>Δ</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or lower is generally satisfactory. If converged then <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in (88) is the converged solution. If not converged, then set <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and repeat steps 2 - 10 till converged.</p>
    </sec>
    <sec id="sec6">
      <title>6. Significant Aspects of the Computational Method Used in the Present Work</title>
      <p>The space-time coupled finite element method using a space-time strip or a slab is most meritorious for obtaining solutions of initial value problems [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>], hence is used in the present work.</p>
      <p>1) Concurrent dependence of the solution on space and time as required by the physics in IVPs is preserved in this methodology.</p>
      <p>2) The space-time integral form resulting from this approach is space-time variationally consistent [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>], hence computations are unconditionally stable.</p>
      <p>3) Use of higher order, higher degree p-version hierarchical local approximations in higher order space-time scalar product spaces ensure that the space-time integrals over the space-time discretization are always Riemann with the choice of minimally conforming (or orders higher than minimally conforming) spaces. Thus when the integrated sum of squares of the space-time residual (<italic>I</italic>) over the whole discretization approaches zero the PDEs in the mathematical model are satisfied in the point wise sense (<italic>i.e</italic><italic>.</italic> everywhere) over the whole discretized space-time domain. Thus, proximity of <italic>I</italic> to zero is a measure error in the solution and when <italic>I</italic> is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script"> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 8 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or lower, the computed solution is as good as the theoretical solution.</p>
      <p>4) Use of space-time strip with time marching has two main advantages: 1) for large values of time, solutions are obtained by solving a very small problem (in terms of degrees of freedom) for each time strip, thus computationally much more efficient than the space-time mesh for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . 2) For each space-time strip only upon obtaining a converged solution, the solution is marched to the next space-time strip, thus ensuring accurate solution for each space-time strip and therefore for the entire space-time domain.</p>
    </sec>
    <sec id="sec7">
      <title>7. Model Problem Studies</title>
      <p>We consider the following 1D wave studies in this paper for incompressible and compressible solid medium.</p>
      <p>1) Incompressible isothermal: solid medium with and without dissipation, but no rheology.</p>
      <p>2) Incompressible isothermal: elastic solid medium, with dissipation and rheology.</p>
      <p>3) Compressible isothermal and nonisothermal: solid medium without dissipation and rheology.</p>
      <p>4) Compressive nonisothermal: solid medium with and without dissipation, but no rheology.</p>
      <p>5) Compressive nonisothermal: solid medium with dissipation and rheology.</p>
      <p>6) Compressive nonisothermal: wave propagation, transmission, reflection, and interaction: studies with bimaterial interface of same and different materials.</p>
      <p>Numerical solutions of the partial differential equations are obtained using space-time coupled finite element method for a space-time strip with time marching. <xref ref-type="fig" rid="fig3">Figure 3(a)</xref> shows a schematic of the rod of uniform cross section completely clamped at the left end (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and is subjected to a compressive velocity pulse of duration <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and peak values <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="fig3">Figure 3(c)</xref>). <xref ref-type="fig" rid="fig3">Figure 3(b)</xref> shows mathematical idealization of the rod (described by line) assuming that all points in each cross section of the rod displace in the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> direction by the same amount. <xref ref-type="fig" rid="fig3">Figure 3(d)</xref> shows </p>
      <fig id="fig3">
        <label>Figure 3</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId627.jpeg?20260810042511" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 3</bold><bold>.</bold> Schematic, mathematical idealization, a space-time strip, boundary conditions and initial conditions. (a) Schematic of axial bar or rod; (b) Mathematical idealization of (a); (c) A 30 element uniform discretization of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , first space-time strip; (d) A Compressive velocity pulse of duration 2Δ<italic>t</italic> and peak −<italic>υ</italic>*.</p>
      <p>uniform discretization of the first space-time strip <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> L </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> × </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> using a thirty nine node p-version hierarchical space-time finite elements with higher order global differentiability. When <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> q </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is substituted in energy equation and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is not used as auxiliary variable, the mathematical model consists of partial differential equation containing up to second order derivative of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <italic>T</italic> in space <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , but only first order time derivatives. Thus <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are minimally confirming order of Hilbert Space <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in space and time but use of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is permissible without detrimental effects. For this choice, all space-time integrals over the discretization <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of space time strip <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are Riemann. <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> higher than 3 are permissible as well. When <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> then space-time integrals over <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are Lebesgue in space but Riemann in time. When the solutions are analytical this is permissible. The mathematical model used here in the calculations ((38)-(43)) is a system of first order equations for which integrals over <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are Riemann when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , hence used in the present work. For the compressive velocity pulse we have:</p>
      <disp-formula id="FD91">
        <label>(90)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>at</mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mtext>*</mml:mtext>
                </mml:msup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>at</mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>at</mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>for</mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>≥</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>In all numerical studies that follow, we always use compressive velocity pulse of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> defined by (90) at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> L </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . We choose <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The solution computations are initiated for the first space-time strip with the 30 space-time element uniform discretization. Due to smoothness of the solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>i</italic><italic>.</italic><italic>e</italic><italic>.</italic> solutions of class <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in space and time yield accurate results upon convergence. We have confirmed this using <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Thus, in the studies presented here, we use <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> solution of class <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in space and time. For the first space-time strip boundary conditions and the initial condition shown in <xref ref-type="fig" rid="fig3">Figure 3(c)</xref> are imposed and a convergence study is conducted starting with p-level of 3 and progressively increasing the p-level. At p-level of 7 in space and time the residual functional <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script"> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 8 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or lower is achieved indicating the solution is converged. Further increase in p-level does not result is measurable reduction in <italic>I</italic> as well as no appreciable improvement in the solution. With the tolerance Δ of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script"> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mtext> Δ </mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is achieved in Newton’s linear method in 3 to 5 iterations. Upon obtaining converged solution for the first space-time strip, the solution is time marched to the second space time strip using initial conditions from the converged solution for the first space time strip, thus ensuring converged solution for each space-time strip, hence for the entire space-time domain. In the numerical studies rate of entropy density generation <inline-formula><mml:math><mml:mi> η </mml:mi></mml:math></inline-formula> is integrated over <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to obtain entropy Ψ reported in the graphs.</p>
      <p>In the numerical studies, we have used <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> R </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.002585 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> B </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2.5 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and bulk modulus of 0.333.</p>
      <sec id="sec7dot1">
        <title>
          7.1. Incompressible Solid Medium with and without Dissipation, in the Absence of Rheology (
          <italic>De</italic>
          = 0.0)
        </title>
        <p>This is a linear wave propagation study in purely elastic medium and the elastic medium with dissipation. Due to incompressibility, density remains unaffected during wave propagation. Entropy generation due to mechanical work is not monitored, hence the studies presented here are isothermal as the energy equation is not part of the mathematical model. In this study equation of state is not needed either. We choose <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and 0.005 (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ).</p>
        <p>The main purpose of including this study is to compare this wave propagation physics with the wave studies in compressible solid medium to demonstrate sharp contrast between the two. <xref ref-type="fig" rid="fig4">Figure 4</xref> shows the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> stress waves in the rod for different values of time. Since the wave speed is one, the waves reaches the impermeable boundary at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in ten time increments. The wave reflection at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig4">Figure 4(c)</xref>, the peak magnitudes double. At <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the waves recover their original shape and begin to propagate toward <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="fig4">Figure 4(e)</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig4">Figure 4(f)</xref>). In the absence of dissipation, the peak and the base of the wave do not change, as expected. In the presence of dissipation, continuous reduction in its peak and the base elongation are observed during the wave propagation. Very slight differences in wave speed are observed after reflection, too small to be measurable. In the presence of dissipation wave remains symmetric with respect to its peak. Important points to note are:</p>
        <p>1) Due to fixed wave speed (as there is no change in density) wave shape is not distorted during propagation.</p>
        <p>2) Dissipation results in progressive base elongation and amplitude decay.</p>
        <p>3) In absence of dissipation, wave remains completely unaffected during propagation.</p>
        <p>4) We do not observe formation of shock fronts in the waves during propagation due to constant density.</p>
      </sec>
      <sec id="sec7dot2">
        <title>7.2. Incompressible Isothermal: Solid Medium with Dissipation and Rheology</title>
        <p>This case is also linear wave propagation study under isothermal conditions. The purpose of this study is same as described in Section 7.1 <italic>i.e.</italic> to compare these results with compressible wave physics. In this study, we consider damping coefficient <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0.002 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0.004 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . <xref ref-type="fig" rid="fig5">Figure 5</xref> shows plots of Cauchy Stress <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> versus <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for different values of time, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 18 </mml:mn><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . For <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.002 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> increased peak value and reduced base of the wave compare to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is observed during the entire evolution. For <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.004 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> even higher amplitude and reduced base compared to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.002 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is clearly observed during the entire evolution, Slightly reduced wave speed is observed after reflection when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> ≠ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> clearly seen for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.004 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="fig5">Figure 5(e)</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig5">Figure 5(f)</xref>). With increasing <italic>De</italic>, the increased peak of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are due to additional stresses present in the material that is not yet relaxed. Increasing peak with increasing <italic>De</italic> is due to increased rheology (higher relaxation time, hence higher <italic>De</italic>). Important observations are:</p>
        <p>1) Increasing <italic>De</italic><italic>i.e.</italic> increasing relaxation time results in increasing amplitudes of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> waves but with progressively reducing base of the wave.</p>
        <p>2) Symmetry of the wave about the peak is preserved in the presence of dissipation and rheology.</p>
        <p>3) Wave speed is effected with increasing <italic>De</italic>, but the change is not measurable in the present study. Computations of evolution for high <italic>De</italic> and lower damping can be performed to study increasing wave speed with increasing <italic>De</italic>. Since </p>
        <fig id="fig4">
          <label>Figure 4</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId744.jpeg?20260810042518" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 4</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : Incompressible solid medium with damping (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and without damping (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 18 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <fig id="fig5">
          <label>Figure 5</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId763.jpeg?20260810042518" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 5</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : Incompressible solid medium with damping (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and rheology (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0.002 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0.004 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 18 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>rheology adds additional elasticity due to the long chain molecules, increasing wave speed for increasing <italic>De</italic> is to be expected.</p>
      </sec>
      <sec id="sec7dot3">
        <title>7.3. Compressible Isothermal and Nonisothermal, Elastic Solid Medium, without Dissipation and Rheology</title>
        <p>In this case, we study wave physics in compressible solid matter. In the isothermal study, the entropy density generation is present but is not monitored, hence the energy equation was not part of the mathematical model. In the nonisothermal case the rate of entropy density generation due to the rate of mechanical work and other sources is monitored by including the energy equation as integral part of the mathematical model. In the nonisothermal case material coefficients are not function of temperature, hence the mechanical deformation and thermal field are decoupled implying that the deformation physics of the wave (stress <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , density <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> ) must be same in the present study as in isothermal studies. Entropy density generation <inline-formula><mml:math><mml:mi> η </mml:mi></mml:math></inline-formula> results in thermal field causing changes in temperature of the medium.</p>
        <p><xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6</xref> shows evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> along the length of the rod, for both isothermal and nonisothermal studies. <xref ref-type="fig" rid="fig7">Figure 7</xref> shows evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , for both isothermal and nonisothermal studies. Results from isothermal and nonisothermal studies compare quite well. This is expected because the deformation physics and the thermal physics are decoupled in the present study. <xref ref-type="fig" rid="fig8">Figure 8</xref> shows evolution of temperature for the nonisothermal case.</p>
        <p>From <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> versus <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> we observe progressive steepening of the wave behind the peak (as explained in the introduction) during propagation. In <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6(b)</xref>, at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the steep front behind the peak is clearly seen. This steepening of the wave is referred to as shock front of the wave, hence the name “shock wave”. Upon reflection the wave direction reverses shown at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6(c)</xref>, the shock front remains behind the peak of the wave. In <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6(d)</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6</xref><bold>(</bold><bold>e)</bold> we clearly observe shock fronts behind the peak of the wave. In this study due to absence of dissipation, the oscillations in the vicinity of the shock front are physical due to the vibration of material particles as there is no mechanism of dampening them. With time the vibrational energy in the oscillations is transferred to the neighboring particles as the shock front advances. From <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6</xref><bold>(e)</bold> the oscillation between <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mtext> - </mml:mtext><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mn> 0.4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , are not present in <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6</xref><bold>(f)</bold> as the shock format is now located near <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.8 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , far removed from <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mtext> - </mml:mtext><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mn> 0.4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>The density and the temperature evolutions follow evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , progressive formation of shock front behind the peak, oscillations only in the vicinity of the shock front, the shock front behind the peak of the wave before and after reflection etc. (<xref ref-type="fig" rid="fig7">Figure 7</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig8">Figure 8</xref>).</p>
        <p><xref ref-type="fig" rid="fig9">Figure 9(a)</xref> shows plots of entropy generation Ψ for each space-time strip during evolution. <xref ref-type="fig" rid="fig9">Figure 9(b)</xref> shows entropy generation Ψ as a function of time.</p>
        <p>From <xref ref-type="fig" rid="fig9">Figure 9(a)</xref>, we note Ψ increases from zero to a value at the end of the first time strip, remains constant from first to second time step <italic>i.e.</italic> the same </p>
        <fig id="fig6">
          <label>Figure 6</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId808.jpeg?20260810042519" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 6</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium without damping or memory (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ), isothermal and nonisothermal. (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 18 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <fig id="fig7">
          <label>Figure 7</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId827.jpeg?20260810042519" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 7</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium without damping or memory (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ), isothermal and nonisothermal. (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 18 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <fig id="fig8">
          <label>Figure 8</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId846.jpeg?20260810042518" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 8</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium without damping or memory (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) isothermal and nonisothermal. (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 18 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <fig id="fig9">
          <label>Figure 9</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId865.jpeg?20260810042519" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 9</bold><bold>.</bold> Entropy Ψ versus time step number and entropy Ψ versus time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> . (a) Entropy Ψ versus time step number; (b) Entropy Ψ versus time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>entropy generation in the second time step as the first time step. Ψ is zero for the third time step until the wave reaches the impermeable boundary at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , between 9<sup>th</sup> and 10<sup>th</sup> time steps the rate of entropy generation Ψ increases sharply due to reflection followed by slight increase from time step 10 to 11. When the wave recovers its incident shape with shock front behind the peak. After reflection the entropy generation Ψ drops back to zero and remains zero there after until the wave reaches at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The cumulative entropy Ψ as a function of time in <xref ref-type="fig" rid="fig9">Figure 9(b)</xref> shows continuous increase in Ψ during first two time steps during which the wave enters the medium. Ψ remains unchanged for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 9 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . From <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 9 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the wave reflection and recovery results in continuous rise in Ψ, for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , Ψ remains unchanged as there is no conversion of mechanical energy into rate of entropy.</p>
        <p>Since the deformation field and the thermal physics are decoupled in the studies presented in the paper, the results from the two studies should match, but we observe slight differences in the results in <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6(c)</xref>, peaks at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0.08333 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 0.087189 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> vs <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0.075000 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 0.089051 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and similarly in <xref ref-type="fig" rid="fig7">Figure 7(c)</xref><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1.100910 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> vs <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1.103080 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . These are attributed due to:</p>
        <p>The two sets of results are obtained using two different mathematical models due to inclusion of energy equation in the nonisothermal case. Different number of equations, different round-off errors in computations and use of same tolerance in both cases to check convergence of Newton’s linear method can result in such small deviations. Computational studies with larger word size and very low tolerances for convergence of Newton linear method using higher p and k can be performed to confirm this. This has been confirmed in our studies presented in our earlier works.</p>
      </sec>
      <sec id="sec7dot4">
        <title>
          7.4. Compressible Nonisothermal: Solid Medium with and without Dissipation, No Rheology (
          <italic>De</italic>
          = 0.0)
        </title>
        <p>In this case, we consider wave study in compressible solid medium without dissipation (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and also with dissipation (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ), but no rheology. <xref ref-type="fig" rid="fig10">Figures 10-12</xref> show evolutions of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> along the length of the rod. <xref ref-type="fig" rid="fig13">Figure 13</xref> shows entropy generation Ψ for each time step and also as a function of time. From <xref ref-type="fig" rid="fig10">Figure 10</xref>, we note that evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> contains sharp shock fronts and oscillations in the vicinity of the shock front. The evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with damping (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) dampens the oscillations due to the mechanical energy of oscillations being converted into entropy, as a result <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> versus <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is smooth (oscillation free) for all values of time. Due to dissipation, there is appreciable amplitude decay and non-symmetric base elongation of the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as a consequence of varying wave speed along the base of the wave.</p>
        <p>We observe exactly identical behavior of the evolution of density <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> and temperature <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> along the length of the rod (<xref ref-type="fig" rid="fig11">Figure 11</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig12">Figure 12</xref>). In <xref ref-type="fig" rid="fig12">Figure 12</xref>, lower peaks of <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> result in higher <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> behind and ahead of the wave due to conduction. In compressible isothermal studies the thermal physics is present but not monitored due to absence of energy equation in the mathematical model.</p>
        <p><xref ref-type="fig" rid="fig13">Figure 13(a)</xref> shows plots of Ψ versus time step number <italic>i.e.</italic> entropy Ψ generation for each time step. <xref ref-type="fig" rid="fig13">Figure 13(b)</xref> presents Ψ versus time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> during the evolution. Entropy graphs follow <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> evolution. Higher peak of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> results in </p>
        <fig id="fig10">
          <label>Figure 10</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId932.jpeg?20260810042523" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 10</bold><bold>.</bold>Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium with damping (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and without memory (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 18 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <fig id="fig11">
          <label>Figure 11</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId953.jpeg?20260810042524" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 11</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium with damping (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and without memory (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 18 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <fig id="fig12">
          <label>Figure 12</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId974.jpeg?20260810042524" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 12</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium with damping (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and without memory (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 18 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <fig id="fig13">
          <label>Figure 13</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId995.jpeg?20260810042524" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 13</bold><bold>.</bold> Entropy Ψ versus time step number and entropy Ψ versus time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> . (a) Entropy Ψ versus time step number; (b) Entropy Ψ versus time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>lower dissipation, hence lower entropy Ψ. From <xref ref-type="fig" rid="fig13">Figure 13(a)</xref> we note that even between second and third time step Ψ is higher for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> compared to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . From time step 3 to 8 there is continuous production of Ψ when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> but Ψ is zero for the same time steps when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> results in continuous amplitude decay, by the time the wave reaches the impermeable boundary its peak is substantially reduced (implying reduced mechanical work), hence we see Ψ substantially lower for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> compared to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="fig13">Figure 13(a)</xref>. In <xref ref-type="fig" rid="fig13">Figure 13(b)</xref>, Ψ versus <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is same as Ψ versus <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="fig9">Figure 9(b)</xref>. We note that Ψ versus <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="fig13">Figure 13(b)</xref> is always higher for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> compared to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Strong reflection for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (due to higher amplitude of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) results in higher value of Ψ at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> but remains constant there after due to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , but Ψ versus <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> continuously increases for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> till the wave reached <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      </sec>
      <sec id="sec7dot5">
        <title>7.5. Compressible Nonisothermal: Solid Medium with Dissipation and Rheology</title>
        <p>We consider compressible thermoviscoelastic solid medium with damping coefficient <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and Deborah number <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0.002 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0.004 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to demonstrate the influence of progressively increasing rheology on shock physics for fixed dissipation. <xref ref-type="fig" rid="fig14">Figures 14-16</xref> show evolutions of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> along the length of the rod. <xref ref-type="fig" rid="fig14">Figure 14</xref> presents details of entropy Ψ during the evolution.</p>
        <p>From <xref ref-type="fig" rid="fig14">Figure 14(b)</xref>, we note that the evolution of stress wave <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is free of oscillations for all three Deborah numbers due to presence of viscosity but at the expense of diffusing the sharp shock fronts compared to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Shock formation is always behind the peak of the wave, before and after reflection (<xref ref-type="fig" rid="fig14">Figure 14</xref>). Increasing rheology for increasing <italic>De</italic> produces more pronounced resident stresses that need to be relaxed, hence resulting in progressively increasing amplitude, progressively reducing base and steeper shock front behind the wave.</p>
        <p>Evolutions of density <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> and temperature <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> follow exactly the same pattern a evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="fig15">Figure 15</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig16">Figure 16</xref>). From <xref ref-type="fig" rid="fig16">Figure 16</xref>, we note that higher temperature peaks in the evolution have slower temperature behind and in front of the wave due to higher <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> caused by lower stress relaxation associated with higher <italic>De</italic>.</p>
        <p>Entropy generation Ψ versus time step number during the evolution is presented in <xref ref-type="fig" rid="fig17">Figure 17(a)</xref>. <xref ref-type="fig" rid="fig17">Figure 17(b)</xref> shows entropy production as a function of time. From <xref ref-type="fig" rid="fig17">Figure 17(a)</xref> we note that entropy generation Ψ for each time step is highest when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and is progressively reduced for progressively increasing <italic>De</italic> due to lowest stress peaks at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that increases with increasing <italic>De</italic> for time steps one to nine. At reflection highest amplitude of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.004 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> results in largest entropy generation (time steps 9 to 12). Graphs of Ψ versus <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="fig17">Figure 17(b)</xref> follow <xref ref-type="fig" rid="fig17">Figure 17(a)</xref><italic>i.e.</italic> Ψ is largest for all time values for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> but after reflection Ψ for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.004 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> dominates <italic>i.e.</italic> is largest followed by Ψ for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.002 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      </sec>
      <sec id="sec7dot6">
        <title>7.6. Wave Physics with Bimaterial Interface</title>
        <p>In the two studies presented here, we choose <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0009 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Lower values of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> maintain the sharp shock fronts in the waves. Choice of De in this study does not matter as we are studying wave propagation, </p>
        <fig id="fig14">
          <label>Figure 14</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId1094.jpeg?20260810042529" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 14</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium with damping (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and memory (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0002 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.004 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 18 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <fig id="fig15">
          <label>Figure 15</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId1117.jpeg?20260810042529" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 15</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium with damping (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and memory (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0002 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.004 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 18 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <fig id="fig16">
          <label>Figure 16</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId1140.jpeg?20260810042528" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 16</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium with damping (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and memory (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0002 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.004 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 18 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <fig id="fig17">
          <label>Figure 17</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId1163.jpeg?20260810042528" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 17</bold><bold>.</bold> Entropy Ψ versus time step number and entropy Ψ versus time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> . (a) Entropy Ψ versus time step number; (b) Entropy Ψ versus time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>transmission, reflection, and interaction.</p>
        <p>In both studies we choose a rod of 2 unit length, the bimaterial interface is at the center of the rod. Both ends of the rod are subjected to compressive velocity pulse of peak value <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> base or support. The rode is discretized using 60 space-time p-version hierarchical space-time finite elements with higher order global differentiability in space and time (Surana <italic>et al.</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]). As is all other studies, we choose <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> ξ </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> Ψ </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in space and time with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>i.e.</italic> solution of class <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in space and time. We labeled the material <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to the left and the right of the interface only to identify modulus of elasticity, that is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote elasticity modulus of the materials (only) of the rod between <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and do not refer to damping coefficient or Deborah number. In the first study, we choose <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and we use the same material coefficients for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as used in earlier studies <italic>i.e.</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> E </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and reference density <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> etc. Damping coefficient <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> used are shown in the graphs of the results for the two halves of the rod. In this case wave in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are identical. <xref ref-type="fig" rid="fig18">Figures 18-21</xref> show evolutions of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> and entropy Ψ. Waves in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> propagate toward the interface. <xref ref-type="fig" rid="fig18">Figures 18(b)-20(b)</xref> show the waves at the interface. Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , in this study there is only wave transmission without reflection. <xref ref-type="fig" rid="fig18">Figure 18(c)</xref>,<xref ref-type="fig" rid="fig18">Figure 18(d)-</xref><xref ref-type="fig" rid="fig20">Figure 20(c)</xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig20">Figure 20(d)</xref> show interaction of the waves at the interface. After transmission the waves resume their own identities and propagate toward <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="fig18">Figure 18(e)</xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig18">Figure 18(f)-</xref><xref ref-type="fig" rid="fig20">Figure 20(e)</xref><bold>,</bold><xref ref-type="fig" rid="fig20">Figure 20(f)</xref>). <xref ref-type="fig" rid="fig21">Figure 21(a)</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig21">Figure 21(b)</xref> show entropy generation Ψ as a function of time step number and time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> . For the first two time steps <italic>i.e.</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there is constant rise in Ψ as the waves enter the medium followed by entropy production only due to the wave in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as it is propagates in the medium with dissipation resulting in continuous rise in Ψ in <xref ref-type="fig" rid="fig21">Figure 21(b)</xref>. Between time steps 9 - 11, wave interaction results in substantial rise in Ψ followed by slow increase due to the medium on the right of the interface as it is viscous.</p>
        <p>In the second study we choose <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> E </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> E </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.64 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with reference density <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for both materials. This gives us wave speed of one in material <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and wave speed of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0.8 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in material <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . We choose <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0009 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in both materials. <xref ref-type="fig" rid="fig22">Figures 22-25</xref> show evolutions of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> and Ψ. Consider evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext></mml:mtext><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="fig22">Figure 22</xref>. <xref ref-type="fig" rid="fig22">Figure 22(a)</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig22">Figure 22(b)</xref> show stress waves at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 8 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , wave in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is propagating faster than the wave in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . In <xref ref-type="fig" rid="fig22">Figure 22(b)</xref> the wave in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is closer to the interface compared to the wave in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . In <xref ref-type="fig" rid="fig22">Figures 22(c)-(e)</xref>, we see the transmission, reflection, and interaction of the two waves. <xref ref-type="fig" rid="fig22">Figure 22(f)</xref> shows final waves in the two media propagating toward <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The density and temperature waves follow exact same pattern (<xref ref-type="fig" rid="fig23">Figure 23</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig24">Figure 24</xref>) as the stress wave. Entropy generation Ψ graphs shown in <xref ref-type="fig" rid="fig25">Figure 25(a)</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig25">Figure 25(b)</xref> follow stress graphs in <xref ref-type="fig" rid="fig22">Figure 22</xref> and are similar to entropy generation graphs shown in <xref ref-type="fig" rid="fig21">Figure 21</xref>.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec8">
      <title>8. Summary and Conclusions</title>
      <p>The work presented in this paper focuses on investigating shock physics in compressible elastic and viscoelastic solid matter with and without rheology and monitoring of rate of entropy generation and associated thermal physics. Due to nonlinear deformation (finite strain finite deformation) in the shock physics </p>
      <fig id="fig18">
        <label>Figure 18</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId1274.jpeg?20260810042530" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 18</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium. (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 9 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <fig id="fig19">
        <label>Figure 19</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId1289.jpeg?20260810042532" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 19</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium. (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 9 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <fig id="fig20">
        <label>Figure 20</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId1304.jpeg?20260810042532" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 20</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium. (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 9 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <fig id="fig21">
        <label>Figure 21</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId1319.jpeg?20260810042530" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 21</bold><bold>.</bold> Entropy Ψ versus time step number and entropy Ψ versus time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> . (a) Entropy Ψ versus time step; (b) Entropy Ψ versus time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <fig id="fig22">
        <label>Figure 22</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId1324.jpeg?20260810042532" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 22</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext></mml:mtext><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0009 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.64 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 8 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <fig id="fig23">
        <label>Figure 23</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId1347.jpeg?20260810042532" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 23</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0009 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.64 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 8 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <fig id="fig24">
        <label>Figure 24</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId1370.jpeg?20260810042531" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 24</bold><bold>.</bold> Evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> : Compressible solid medium, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0009 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.64 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . (a) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (b) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 9 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (c) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (d) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 11 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (e) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; (f) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 14 </mml:mn><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <fig id="fig25">
        <label>Figure 25</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724777-rId1393.jpeg?20260810042531" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 25</bold><bold>.</bold> Entropy Ψ versus time step number and entropy Ψ versus time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> . (a) Entropy Ψ versus time step; (b) Entropy Ψ versus time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>study, conservation and balance laws of classical mechanics and the constitutive theories are considered in contravariant second Piola-Kirchhoff stress tensor and covariant Green’s strain tensor as measures of stresses and strains. Conservation and balance laws of classical continuum mechanics constituting the mathematical model are first presented in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : conservation of mass, balance of linear momenta, balance of angular momenta, energy equation, entropy inequality and the constitutive theories for equilibrium and deviatoric contravariant second Piola-Kirchhoff stress tensors and heat vector and equation of state, thermodynamic pressure. Dissipation mechanism is incorporated using rates of Green’s strain tensor up to order <italic>n</italic><italic>i.e.</italic> using <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> i </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:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Rheology mechanism is incorporated using raters of deviatoric contravariant second Piola-Kirchhoff stress tensor up to order <italic>m</italic><italic>i.e.</italic> using <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> j </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:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> m </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This yields constitutive theory for deviatoric second Piola-Kirchhoff stress tensor in which dissipation is an ordered strain rate mechanism containing a spectrum of dissipation coefficients corresponding to strain rates <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> j </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:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The rheology is also an ordered stress rate mechanism yielding a spectrum of relaxation times corresponding to the stress rates <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> j </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:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> m </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . These constitutive theories are of orders <italic>n</italic> and <italic>m</italic> in strain and stress tensors. A simplified yet general constitutive theory for deviatoric contravariant second Piola-Kirchhoffstress tensor and heat vector that are linear in the argument of constitutive tensors is also presented. This is followed by constitutive theories of orders <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that are commonly used in applications. The dimensionless form of the partial differential equations in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is derived containing dimensionless parameters <italic>Ec</italic>, <italic>Re</italic>, <italic>Br</italic>. This mathematical model in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is specialized for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> R </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to study 1D shock physics in elastic and thermoviscoelastic media.</p>
      <p>This mathematical model consists of five equations in five dependent variables <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> q </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> constitutes an initial value problem (IVP). The solution of the mathematical model is obtained using space-time coupled finite element method in which is constructed using space-time residual functional. This space-time integral form is space-time variationally consistent for linear as well as nonlinear space-time differential operators, hence the computations are unconditionally stable for all choices of discretization lengths in space and time and the dimensionless parameters in the mathematical model. Newton’s linear method with line search is used to obtain solutions of nonlinear algebraic equations resulting from the space-time finite element formulation.</p>
      <p>Extensive numerical studies are presented in pure elastic medium, medium with elasticity and dissipation, and solid medium with elasticity dissipation and rheology. Shock formation, shock wave propagation and reflection are illustrated in elastic medium followed by studies to demonstrate influence of dissipation and rheology on shock fronts, shock waves, and entropy generation. In all studies, evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and entropy production Ψ are presented and described for the evolutions. It is shown that waves of density and temperature also contain shock fronts behind the peaks of the waves similar to the stress waves of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext></mml:mtext><mml:mi> d </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>In the present work, inclusion of energy equation in the mathematical model allows monitoring of entropy productions and associated thermal field. Various features of rate of entropy generation during wave propagation, shock formulations, shock wave propagation, reflection and propagation after reflection are clearly illustrated. This is the unique aspect of the present work. Various sources of entropy generation are presented and described. The entropy production is monitored in the model problem studies to demonstrate complex nature of rentropy generation physics when the medium is thermoviscoelastic with rheology.</p>
      <p>Model problem studies for shock waves in the presence of bimaterial interface are also presented to illustrate propagation, transmission, reflection, and interaction of stress, density, and temperature shock waves. Details of the entropy generation are also presented for these studies.</p>
    </sec>
    <sec id="sec9">
      <title>Acknowledgements</title>
      <p>First author is grateful to the Department of Mechanical Engineering of the University of Kansas for providing financial support to the second author. The computational facilities provided by the Computational Mechanics Laboratory of the mechanical engineering departments are also acknowledged.</p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="B1">
        <label>1.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Surana, K.S. and Abboud, E. (2025) Shock Physics in Compressible Thermoelastic and Thermoviscoelastic Solids. <italic>Meccanica</italic>, 60, 755-783. https://doi.org/10.1007/s11012-024-01893-0 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11012-024-01893-0</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s11012-024-01893-0">https://doi.org/10.1007/s11012-024-01893-0</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Surana, K.S.</string-name>
              <string-name>Abboud, E.</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>Shock Physics in Compressible Thermoelastic and Thermoviscoelastic Solids</article-title>
            <source>Meccanica</source>
            <volume>60</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11012-024-01893-0</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <label>2.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Surana, K.S. and Abboud, E. (2025) Wave Propagation in Compressible Polymeric Solids: Shock Physics. <italic>American Journal of Computational Mathematics</italic>, 15, 310-326. https://doi.org/10.4236/ajcm.2025.153017 <pub-id pub-id-type="doi">10.4236/ajcm.2025.153017</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.4236/ajcm.2025.153017">https://doi.org/10.4236/ajcm.2025.153017</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Surana, K.S.</string-name>
              <string-name>Abboud, E.</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>Wave Propagation in Compressible Polymeric Solids: Shock Physics</article-title>
            <source>American Journal of Computational Mathematics</source>
            <volume>15</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.4236/ajcm.2025.153017</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <label>3.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Surana, K.S. and Abboud, E. (2024) Tensile Shock Physics in Compressible Thermoviscoelastic Solid Medium. <italic>Applied Mathematics</italic>, 15, 719-744. https://doi.org/10.4236/am.2024.1510042 <pub-id pub-id-type="doi">10.4236/am.2024.1510042</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.4236/am.2024.1510042">https://doi.org/10.4236/am.2024.1510042</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Surana, K.S.</string-name>
              <string-name>Abboud, E.</string-name>
            </person-group>
            <year>2024</year>
            <article-title>Tensile Shock Physics in Compressible Thermoviscoelastic Solid Medium</article-title>
            <source>Applied Mathematics</source>
            <volume>15</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.4236/am.2024.1510042</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <label>4.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Smith, G.F. (1965) On Isotropic Integrity Bases. <italic>Archive</italic><italic>for</italic><italic>Rational</italic><italic>Mechanics</italic><italic>and</italic><italic>Analysis</italic>, 18, 282-292. https://doi.org/10.1007/bf00251667 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00251667</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf00251667">https://doi.org/10.1007/bf00251667</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Smith, G.F.</string-name>
            </person-group>
            <year>1965</year>
            <article-title>On Isotropic Integrity Bases</article-title>
            <source>Archive for Rational Mechanics and Analysis</source>
            <volume>18</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00251667</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <label>5.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Smith, G.F. (1970) On a Fundamental Error in Two Papers of C.-C. Wang “on Representations for Isotropic Functions, Parts I and II”. <italic>Archive</italic><italic>for</italic><italic>Rational</italic><italic>Mechanics</italic><italic>and</italic><italic>Analysis</italic>, 36, 161-165. https://doi.org/10.1007/bf00272240 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00272240</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf00272240">https://doi.org/10.1007/bf00272240</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Smith, G.F.</string-name>
              <string-name>Functions, P</string-name>
            </person-group>
            <year>1970</year>
            <article-title>On a Fundamental Error in Two Papers of C</article-title>
            <source>-C. Wang “on Representations for Isotropic Functions</source>
            <volume>36</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00272240</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <label>6.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Smith, G.F. (1971) On Isotropic Functions of Symmetric Tensors, Skew-Symmetric Tensors and Vectors. <italic>International</italic><italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Engineering</italic><italic>Science</italic>, 9, 899-916. https://doi.org/10.1016/0020-7225(71)90023-1 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0020-7225(71)90023-1</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/0020-7225(71)90023-1">https://doi.org/10.1016/0020-7225(71)90023-1</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Smith, G.F.</string-name>
              <string-name>Tensors, S</string-name>
            </person-group>
            <year>1971</year>
            <article-title>On Isotropic Functions of Symmetric Tensors, Skew-Symmetric Tensors and Vectors</article-title>
            <source>International Journal of Engineering Science</source>
            <volume>7225</volume>
            <issue>71</issue>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0020-7225(71)90023-1</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <label>7.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Spencer, A.J.M. (1971) Part III. Theory of Invariants. In: Eringen, A.C., Ed., <italic>Mathematics</italic>, Academic Press, 239-353. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-240801-4.50008-X <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/B978-0-12-240801-4.50008-X</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/B978-0-12-240801-4.50008-X">https://doi.org/10.1016/B978-0-12-240801-4.50008-X</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Spencer, A.J.M.</string-name>
              <string-name>Eringen, A.C.</string-name>
              <string-name>Mathematics, A</string-name>
            </person-group>
            <year>1971</year>
            <article-title>Part III</article-title>
            <source>Theory of Invariants. In: Eringen</source>
            <volume>239</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/B978-0-12-240801-4.50008-X</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <label>8.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Spencer, A.J.M. and Rivlin, R.S. (1959) The Theory of Matrix Polynomials and Its Application to the Mechanics of Isotropic Continua. <italic>Archive</italic><italic>for</italic><italic>Rational</italic><italic>Mechanics</italic><italic>and</italic><italic>Analysis</italic>, 2, 309-336. https://doi.org/10.1007/bf00277933 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00277933</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf00277933">https://doi.org/10.1007/bf00277933</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Spencer, A.J.M.</string-name>
              <string-name>Rivlin, R.S.</string-name>
            </person-group>
            <year>1959</year>
            <article-title>The Theory of Matrix Polynomials and Its Application to the Mechanics of Isotropic Continua</article-title>
            <source>Archive for Rational Mechanics and Analysis</source>
            <volume>2</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00277933</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <label>9.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Spencer, A.J.M. and Rivlin, R.S. (1960) Further Results in the Theory of Matrix Polynomials. <italic>Archive</italic><italic>for</italic><italic>Rational</italic><italic>Mechanics</italic><italic>and</italic><italic>Analysis</italic>, 4, 214-230. https://doi.org/10.1007/bf00281388 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00281388</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf00281388">https://doi.org/10.1007/bf00281388</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Spencer, A.J.M.</string-name>
              <string-name>Rivlin, R.S.</string-name>
            </person-group>
            <year>1960</year>
            <article-title>Further Results in the Theory of Matrix Polynomials</article-title>
            <source>Archive for Rational Mechanics and Analysis</source>
            <volume>4</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00281388</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B10">
        <label>10.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Wang, C.C. (1969) On Representations for Isotropic Functions. <italic>Archive</italic><italic>for</italic><italic>Rational</italic><italic>Mechanics</italic><italic>and</italic><italic>Analysis</italic>, 33, 249-267. https://doi.org/10.1007/bf00281278 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00281278</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf00281278">https://doi.org/10.1007/bf00281278</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wang, C.C.</string-name>
            </person-group>
            <year>1969</year>
            <article-title>On Representations for Isotropic Functions</article-title>
            <source>Archive for Rational Mechanics and Analysis</source>
            <volume>33</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00281278</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B11">
        <label>11.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Wang, C.C. (1969) On Representations for Isotropic Functions. <italic>Archive</italic><italic>for</italic><italic>Rational</italic><italic>Mechanics</italic><italic>and</italic><italic>Analysis</italic>, 33, 268-287. https://doi.org/10.1007/bf00281279 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00281279</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf00281279">https://doi.org/10.1007/bf00281279</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wang, C.C.</string-name>
            </person-group>
            <year>1969</year>
            <article-title>On Representations for Isotropic Functions</article-title>
            <source>Archive for Rational Mechanics and Analysis</source>
            <volume>33</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00281279</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B12">
        <label>12.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Wang, C.C. (1970) A New Representation Theorem for Isotropic Functions: An Answer to Professor G.F. Smith’s Criticism of My Papers on Representations for Isotropic Functions. <italic>Archive</italic><italic>for</italic><italic>Rational</italic><italic>Mechanics</italic><italic>and</italic><italic>Analysis</italic>, 36, 166-197. https://doi.org/10.1007/bf00272241 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00272241</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf00272241">https://doi.org/10.1007/bf00272241</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wang, C.C.</string-name>
            </person-group>
            <year>1970</year>
            <article-title>A New Representation Theorem for Isotropic Functions: An Answer to Professor G</article-title>
            <source>F. Smith’s Criticism of My Papers on Representations for Isotropic Functions. Archive for Rational Mechanics and Analysis</source>
            <volume>36</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00272241</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B13">
        <label>13.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Wang, C.C. (1971) Corrigendum to My Recent Papers on “Representations for Isotropic Functions”. <italic>Archive</italic><italic>for</italic><italic>Rational</italic><italic>Mechanics</italic><italic>and</italic><italic>Analysis</italic>, 43, 392-395. https://doi.org/10.1007/bf00252004 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00252004</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf00252004">https://doi.org/10.1007/bf00252004</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wang, C.C.</string-name>
            </person-group>
            <year>1971</year>
            <article-title>Corrigendum to My Recent Papers on “Representations for Isotropic Functions”</article-title>
            <source>Archive for Rational Mechanics and Analysis</source>
            <volume>43</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00252004</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B14">
        <label>14.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Zheng, Q.S. (1993) On the Representations for Isotropic Vector-Valued, Symmetric Tensor-Valued and Skew-Symmetric Tensor-Valued Functions. <italic>International</italic><italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Engineering</italic><italic>Science</italic>, 31, 1013-1024. https://doi.org/10.1016/0020-7225(93)90109-8 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0020-7225(93)90109-8</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/0020-7225(93)90109-8">https://doi.org/10.1016/0020-7225(93)90109-8</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Zheng, Q.S.</string-name>
              <string-name>Vector-Valued, S</string-name>
            </person-group>
            <year>1993</year>
            <article-title>On the Representations for Isotropic Vector-Valued, Symmetric Tensor-Valued and Skew-Symmetric Tensor-Valued Functions</article-title>
            <source>International Journal of Engineering Science</source>
            <volume>7225</volume>
            <issue>93</issue>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0020-7225(93)90109-8</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B15">
        <label>15.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Zheng, Q.S. (1993) On Transversely Isotropic, Orthotropic and Relatively Isotropic Functions of Symmetric Tensors, Skew-Symmetric Tensors, and Vectors. <italic>International Journal of Engi</italic><italic>neering Science</italic>, 31, 1399-1453.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Zheng, Q.S.</string-name>
              <string-name>Isotropic, O</string-name>
              <string-name>Tensors, S</string-name>
            </person-group>
            <year>1993</year>
            <article-title>On Transversely Isotropic, Orthotropic and Relatively Isotropic Functions of Symmetric Tensors, Skew-Symmetric Tensors, and Vectors</article-title>
            <source>International Journal of Engineering Science</source>
            <volume>31</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B16">
        <label>16.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="thesis">Abboud, E. (2025) Shock Physics in Compressible Solids. Ph.D. Thesis, University of Kansas, Mechanical Engineering.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="thesis">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Abboud, E.</string-name>
              <string-name>Thesis, U</string-name>
              <string-name>Kansas, M</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>Shock Physics in Compressible Solids</article-title>
            <source>Ph.D. Thesis</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B17">
        <label>17.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Surana, K.S. and Reddy, J.N. (2018) The Finite Element Method for Initial Value Problems. CRC Press/Taylor &amp; Francis.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Surana, K.S.</string-name>
              <string-name>Reddy, J.N.</string-name>
            </person-group>
            <year>2018</year>
            <article-title>The Finite Element Method for Initial Value Problems</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B18">
        <label>18.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Surana, K.S. (2015) Advanced Mechanics of Continua. CRC Press/Taylor &amp; Francis.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Surana, K.S.</string-name>
            </person-group>
            <year>2015</year>
            <article-title>Advanced Mechanics of Continua</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B19">
        <label>19.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Surana, K.S. (2022) Classical Continuum Mechanics. 2nd Edition, CRC Press/Taylor &amp; Francis.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Surana, K.S.</string-name>
              <string-name>Edition, C</string-name>
            </person-group>
            <year>2022</year>
            <article-title>Classical Continuum Mechanics</article-title>
            <source>2nd Edition</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>