Breakup régimes and self-sustained pulsations in coaxial jets

We report on a new flow pattern transition observed in a coaxial jet configuration. Above a critical momentum ratio between the outer and the inner stream, it is found experimentally that the inner potential core breaks down into an unsteady recirculation bubble. The origin of the transition is explained and an expression for the critical velocity ratio is derived. The nature and the features of the pulsation of the bubble are discussed using an original evolution equation which relies on the interplay between the linear growth rate of the jet mixing layer disturbances and the recirculating flow induced delay of the non-linear saturation.

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Sommario In questo articolo si discute di un nuovo tipo di transizione di flusso osservata in una configurazione di getto coassiale. Si stabilisce sperimentalmente che il potenziale interno disgrega la parte interna del flusso in una ricircolazione instabile a bolla oltre un valore critico nel rapporto tra la corrente interna e quella esterna. Viene spiegata l'origine della transizione e viene derivata l'espressione della velocità critica. Sono discusse, inoltre, la natura e le caratteristiche della pulsazione della bolla, avendo a disposizione una equazione di evoluzione originale che evidenzia l'influenza reciproca tra la crescita lineare dei disturbi dello strato di mescolamento del getto ed il flusso ricircolante, che induce il ritardo della saturazione non-lineare.

     

On Leon's criterion

Summary The theory of limit surfaces of resistance for isotropic materials in the space of the principal stress components is recalled. This resistance is viewed in terms of the phenomena of ductile or brittle failure that may arise in alternation for a given material, depending on the type of stress state. A transformation of coordinates is introduced that proves to be very useful for comparing the various limit conditions with that deriving from intrinsic curve theory. Reference is made to the criterion of Stassi, certainly the most reliable of the criteria that allow for dependence of the limit condition on the value of the principal intermediate stress. The theory of the intrinsic curve is generalised by means of Leon's modification, which interprets the phenomenon of tensile fracture. It is shown how Griffith's theory of brittle fracture leads to a limit condition that may be regarded as a special case of the one deriving from Leon's theory. Comparison with some experimental data shows that Leon's theory is well suitable for the study of brittle fracture. A generalisation that takes account of the influence of the principal intermediate stress and so permits good agreement with the experimental data in the field of ductile failure too, whilst conserving the characteristics of Leon's theory in brittle fracture, is proposed.

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Sommario Si richiama la teoria delle superfici limiti di resistenza per materiali isotropi nello spazio delle componenti principali di tensione. Tale resistenza è intesa nei riguardi dei fenomeni di rottura duttile o fragile che possono intervenire in alternativa per uno stesso materiale in dipendenza dei diversi tipi di stato tensionale. Si introduce una trasformazione di coordinate che risulta particolarmente utile per il confronto delle varie condizioni limiti con quella derivante dalla teoria della curva intrinseca. In particolare si fa riferimento al criterio di Stassi, certo il più attendibile fra quelli che prendono in considerazione la dipendenza della condizione limite dal valore della tensione principale intermedia. La teoria della curva intrinseca viene generalizzata attraverso la modifica di Leon, che interpreta il fenomeno della crisi per distacco. Si mostra come la teoria di Griffith della rottura fragile conduca ad una condizione limite che si può considerare un caso particolare di quella derivante dalla teoria di Leon. Per confronto con alcuni dati sperimentali si verifica che questa ultima teoria bene si presta allo studio dei fenomeni di rottura fragile. Si propone una generalizzazione che, tenendo conto dell'influenza della tensione principale intermedia, consente di ottenere un buon accordo con l'esperienza anche nel campo di rottura duttile, pur conservando le caratteristiche della teoria di Leon in quello della rottura fragile.

     

Anomalous flow at the inlet of pitot tubes in dilute polymer solutions part II

Summary Some correlations are presented of experimental data, which mainly concern the transition from normal to anomalous flow at the inlet of Pitot tubes in dilute polymer solutions.Such transition is associated with the onset of pressure defect, and reveals some aspects of statistical regularity; when the polymer solution is fresh, it happens at a given value of the ratio of flow velocity to Pitot tube diameter v/d, and it seems not dependent or only slightly dependent on the diameter value alone. But the aging of the solution enhances the importance of the diameter value, and the transition value of v/d increases in a different way for different diameters, more quickly in the case of the bigger ones.This behaviour together with the observation that the viscosity does not affect significantly the phenomenon, brings the authors to confirm that such solutions cannot be considered as a viscoelastic continuum, but as a fluid with a structure due to large associations of water molecules and macromolecules, whose linear dimension is significant with respect to the probe diameter.

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Sommario Vengono presentate alcune correlazioni fra i dati sperimentali che riguardano essenzialmente la transizione da flusso normale a flusso anomalo in prossimità ed all'interno della bocca dei tubi di Pitot immersi in soluzioni diluite di polimeri.La transizione è associata alla genesi del recupero incompleto di pressione e presenta caratteri di regolarità in senso statistico; con soluzioni fresche si ha transizione mediamente attorno ad un dato valore del rapporto v/d tra la velocità del flusso ed il diametro del Pitot, in modo indipendente o scarsamente dipendente dal valore del solo diametro.Ma, invecchiando la soluzione, anche il valore del diametro in sè rivela influenza, poiché il valore relativo alla transizione del rapporto v/d cresce più rapidamente per i diametri più grandi. Questo comportamento, assieme alla constatazione che la viscosità non ha influenza rilevante sul fenomeno, conduce a confermare che queste soluzioni non possono essere ritenute un continuo visco-elastico, ma piuttosto un fluido strutturato da larghe associazioni di molecole di acqua e macromolecole, con una dimensione lineare non insignificante in confronto al diametro del Pitot.

     

A note on failure conditions for layered materials

Summary Some failure conditions for heterogeneous layered media, formed by two alternating homogeneous materials, are presented. The failure criteria have been obtained by a homogenization procedure, on the basis of the criteria of the materials forming the layered medium. The paper deals with layers formed by Mohr-Coulomb's type materials (the cases of cohesionless materials or materials provided by the same friction angle are discussed), as well as with layers undergoing the maximum tensile stress criterion. Theoretical predictions are in good agreement with the experimental results obtained by other authors on layered sands and laminated rocks.

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Sommario Vengono presentati alcuni criteri di rottura per materiali stratificati eterogenei, caratterizzati da regolare altenanza di due materiali omogenei. Tali criteri sono stati ottenuti mediante una procedura di omogeneizzazione, sulla base delle condizioni di rottura dei materiali che compongono il continuo stratiflcato. Sono stati considerati strati formati da materiali del tipo di Mohr-Coulomb (per i casi in cui i materiali sono o privi di coesione, oppure sono dotati dello stesso angolo d'attrito), o da materiali che obbediscono al criterio della massima trazione. Le pre-dizioni teoriche mostrano un buon accordo con i risultati di prove sperimentali eseguite da altri autori su sabbie e rocce stratificate.

     

Does a charge,falling freely in a static gravitational field,radiate?

Summary The Poynting vector flux from a charge at rest in an inertial frame is calculated, on the basis of the standard classical Maxwell-Lorentz theory, in a uniformly accelerated frame, through a suitable set of spherical 2-surfaces. The results are also interpreted in the framework of general relativity, and critically discussed in connection with the equivalence principle. In particular, we introduce a ?quasi-local? definition of radiation, and conclude that a charge, falling freely in a gravitational field locally approximated by a static homogeneous gravitational field (SHGF), does not radiate in its rest frame, but does radiate in a frame supported in the SHGF. Such a radiation appears as ?fictitious?, i.e. a coordinate transformation eliminating the gravitational field eliminates at the same time also the radiation.

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Sommario Data una carica in quiete in un riferimento inerziale, si calcola, nell'ambito dell'elettrodinamica di Maxwell-Lorentz, il flusso del vettore di Poynting in un riferimento uniformemente accelerato, attraverso una opportuna classe di 2-superfici sferiche. I risultati ottenuti sono interpretati anche nello schema della relatività generale e discussi criticamente in relazione al principio di equivalenza. In particolare, introducendo una definizione ?quasi-locale? di irraggiamento, si conclude che una carica in caduta libera in un campo gravitazionale localmente approssimabile da un campo statico e omogeneo (SHGF) non irraggia nel suo riferimento di riposo, ma irraggia nel riferimento solidale con il campo. Tale irraggiamento risulta un fenomeno ?apparente?, nel senso che una trasformazione di coordinate che elimina il campo gravitazionale elimina al tempo stesso anche l'irraggiamento.

     

A boundary integrodifferential equation arising from the linearized theory of water waves

The prototype problem of the linearized irrotational gravity-capillarity water waves due to a Havelock doublet in a uniform planar stream is solved via a layer ansatz and a boundary integral formulation. As an effect of surface tension, two distinct flow regimes arise, separated by a critical speed where a resonance occurs. The transcirtical flow is described by including the viscous vorticity diffusion at the free boundary.

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Sommario Si risolve, nell' ambito di una formulazione integrale al contorno, il problema linearizzato delle onde di gravità irrotazionali generate da un dipolo di Havelock in presenza di tensione superficiale. Si hanno due distinti regimi di flusso separati da una velocità critica. Il regime transcritico, in cui si ha un fenomeno di risonanza, viene descritto tenendo conto della presenza di uno strato limite viscoso sulla frontiera libera.

     

Vorticity shedding from a lentil-shaped body at large incidence in uniform flow

The 2D flow about a lentil-shaped body at high incidence in uniform stream is numerically simulated for high Reynolds numbers. The separation points are fixed on the body edges and the vorticity released through a Kutta-like condition is spatially discretized by point vortices. Their Lagrangianinviscid dynamics is described by using both aconformal mapping and aboundary elements method. The present results are in good agreement with previous calculations but still not satisfactory when compared with the experiments.The aim of the present work is to investigate the effect of different Kutta conditions and the effect of different amalgamation procedures in the far wake on global quantities such as theStrouhal number or the total shed circulation. Other remarkable effects induced either by the action of viscosity or by the rising of secondary 3D motion, may not be analyzed by the present simplified model.

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Sommario Si studia il flusso attorno ad una lente ad elevata incidenza nelle ipotesi di elevato numero di Reynolds e flusso bidimensionale. I punti di separazione sono fissati sulle estremità della lente e la produzione di vorticità da questi è realizzata con opportune condizioni di Kutta. La dinamica dei vortici è descritta con un modello Lagrangiano non viscoso. I risultati, ottenuti sia con l'uso di una trasformazione conforme che con un metodo agli elementi di contorno, sono in ottimo accordo con i risultati di precedenti simulazioni numeriche, ma non sono ancora soddisfacenti se confrontati con gli esperimenti.Si analizza in termini di grandezze globali del flusso, quali il numero di Strouhal e la circolazione totale rilasciata, l'effetto di due diverse condizioni di Kutta e dell'uso di procedure di compattazione della scia lontana. Si conclude che l'uso di diverse condizioni di Kutta produce risultati pressoché identici mentre l'utilizzo di procedure di compattazione della scia può alterare in modo significativo il numero di Strouhal del flusso. Rimangono da analizzare altre possibili cause del disaccordo con le sperimentazioni quali la diffusione viscosa e la probabile presenza di moti tridimensionali.

     

Numerical study of a viscous flow through a pipe orifice

Summary A numerical solution for a fluid motion in a circular pipe orifice is compared with experimental results. Knowledge of the velocity field allows us to find the pressure field. There is good agreement between the piezometric heads and head losses computed and those obtained in experiments.

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Sommario Si studia uno schema numerico per la soluzione delle equazioni di Navier-Stokes in un campo a simmetria assiale. I risultati del modello matematico di un processo di moto attraverso un diaframma inserito in una condotta rettilinea, vengono messi a confronto con quelli ottenuti mediante una installazione sperimentale; si constata una buona corrispondenza fra le diverse grandezze esaminate, tra le quali rivestono notevole importanza l'andamento della piezometrica lungo il condotto e l'entità delle perdite di carico localizzate.

     

On the internal work in generalized hyperelastic materials

We propose a notion of internal work for a generalized hyperelastic material, taking into account the topological structure of its singular locus via the Maslov class. This is based on the interpretation of the crossing of the singular locus as a phase transition.

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Sommario In questa nota proponiamo una nozione di lavoro delle forze interne per un materiale iperelastico generalizzato che tiene conto della struttura topologica del suo insieme singolare per mezzo della classe di Maslov. Questa si ottiene interpretando l'attraversamento di tale insieme singolare come una transizione di fase.

     

First instabilities in the wake past a circular cylinder. Comparison of transient regimes with landau's model

Velocity measurements were carried out in the flow past a circular cylinder at Reynolds number ranging from 30 to 180 to study the genesis and the evolution of the first instabilities in the wake. Since the occurrence of aeroelastic coupling between flow and cylinder has been cause of debate about the results obtained in recent experiments on the subject, a great deal of care has been taken to avoid that coupling. We focused our attention on two points: the onset of the first instability and the transition from the low-speed to the high-speed oscillation mode. With regard to the second topic we can confirm the existence of a discontinuity in the relation between St and Re at Re90 even in the absence of any aeroelastic coupling. However, no band enlargements in the velocity spectrum, indicating the appearance of highly disorganized motion, were observed for Re varying through that discontinuity interval. To investigate the onset of the first periodic oscillation we performed measurements with a slowly varying Reynolds number by means of very small positive or negative accelerations. Our results indicate that in the neighborhood of the onset of the first oscillation the amplitude of the transient velocity fluctuations does not obey the so-called Landau model.

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Sommario Al fine di studiare la genesi e l'evoluzione delle prime instabilitá nelle scie si sono eseguite delle misure della velocitá nel flusso a valle di un cilindro circolare variando il numero di Reynolds tra 30 e 180. Poiché esiste, per questo tipo di esperimento, la possibilitá di ritrovarsi in una situazione di accoppiamento aeroelastico tra il cilindro ed il flusso, situazione tale da inficiarne l'attendibilitá e che é stata causa di dispute scientifiche sull'interpretazione dei risultati ottenuti nei piú recenti esperimenti sul soggetto, si é accuratamnete progettato l'esperimento in modo da escludere qualisiasi condizione suscettibile di innescare un tale accoppiamento. Si é concentrata l'attenzione su due punti principali: l'insorgere della prima instabilitá e la transizione tra il low-speed ed il high-speed oscillation mode. Per quel che concerne il secondo punto noi possiamo confermare l'esistenza di una discontinuitá nella relazione St=f(Re) quando il Re 90 anche in assenza di qualsiasi accoppiamneto aeroelastico. Inoltre, al variare del Re attraverso questa discontinuitá, non si é osservato nessun allargamento di banda nello spettro delle velocitá che potesse indicare l'apparire di un moto altamente disorganizzato. Per studiare la genesi della prima oscillazione periodica si sono eseguite delle misure al lento variare del Re per mezzo di piccolissime accelerazioni, sia positive che negative, impartite al campo di moto. I risultati ottenuti indicano che nelle vicinanze dell' insorgere della prima oscillazione l'ampiezza delle fluttuazioni transienti non obbedisce al modello di Landau.

     

Truncations to 12, 14 and 18 modes of the Navier-Stokes equations on a two-dimensional torus

Summary Three truncations of the Navier-Stokes equations on a two-dimensional torus are numerically investigated by making use of techniques based on bifurcation theory. The three truncations, to 12, 14 and 18 modes respectively, are obtained by taking into account all the modes contained in balls of increasing radius. While a comparison of the details of the phenomenologies is meaningless, the three models show common global qualitative features. In fact the behaviour of each model is described by three different stories which start from three distinct fixed points and develop parallely. Two stories are characterized by the presence of fixed points and periodic orbits, the third one involves also two-dimensional tori. The three truncations exhibit a surprisingly rich collection of bifurcations. Breaking of tori and disappearance of strange attractors by crisis seem to be the phenomena of greatest interest, particularly in the framework of dynamical systems.

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Sommario Tre troncamenti delle equazioni bidimensionali di Navier-Stokes con condizioni periodiche al contorno sono studiati numericamente facendo uso di tecniche basate sulla teoria della biforcazione. I tre troncamenti, rispettivamente a 12, 14 e 18 modi, sono ottenuti considerando tutti i modi contenuti in bocce di raggio crescente. Per quanto un dettagliato confronto delle fenomenologie sia privo di significato, i tre modelli mostrano alcune caratteristiche globali comuni. Il comportamento di ciascun modello è infatti descritto attraverso tre differenti storie che partono da tre punti fissi distinti e si sviluppano parallelamente. Due storie sono caratterizzate dalla presenza di punti fissi ed orbite periodiche, mentre la terza coinvolge anche tori bidimensionali. I fenomeni di maggior interesse, soprattutto nel contesto dei sistemi dinamici, sembrano essere la rottura dei tori e la scomparsa, per crisi, di attrattori strani.

     

Modelling hydrological data with and without long memory

The paper focuses on the problem of long-range dependence when analysing time series of hydrological data. Three time series are analysed: the monthly rainfall in the town of Florence, Italy; the daily minimum temperatures in the same town; and, finally, the daily water inflow to Lake Maggiore, Italy. Heuristic methods and maximum likelihood estimation of a parametric model are used to investigate the Hurst phenomena and to detect whether long-range dependence is present in any of the time series. We found that long-range dependence is not present in the first series but it is present in the last two. The daily water inflow to Lake Maggiore was modelled by a fractionally differenced arima model (farima) which contains a long-range dependence component. It is shown that the fit is much better than the one provided by more traditional arima models that do not have such a component.

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Sommario Lo studio considera il problema dell'identificazione dei fenomeni di dipendenza a lungo termine (long range dependence) nelle serie temporali di dati idrologici. Allo scopo sono state analizzate tre serie temporali, rispettivamente quella dei totali mensili di precipitazione rilevati alla stazione dell'Osservatorio Ximeniano de Firenze, quella delle temperature minime giornaliere per la stessa stazione e quella degli afflussi giornalieri al Lago Maggiore. Per identificare la presenza di fenomeni di dipendenza long range, attraverso la valutazione della consistenza del fenomeno di Hurst, sono stati utilizzati sia metodi euristici, sia la stima a massima verosimiglianza di un modello parametrico. Due delle tre serie analizzate sono risultate caratterizzate da tale dipendenza. Per la serie degli afflussi al Lago Maggiore, si è inoltre proceduto alla simulazione attraverso un modello arima a differenziazione frazionaria (farima), la cui struttura contiene una componente long-range. I risultati ottenuti, mostrano che tale modello fornisce risultati significativamente migliori dei tradizionali modelli arima, privi di tale componente.

     

Quasi-steady deformation of a two-dimensional bubble placed within a potential viscous flow

The shape evolution of a two-dimensional bubble, bounded by a simple closed curve, which is initially placed within a potential viscous flow, is analysed. It is assumed that the influence of gravity and inertia forces is negligible, so the quasi-steady approximation can be applied. Reformulating the problem for Stokes equations with relevant boundary conditions at the free surface in terms of the bianalytic stress-stream function, and using the time-dependent conformal mappingz(,t) of a unit disk onto an unbounded flow domain sought, an infinite system of ordinary differential equations for the Laurent coefficients ofz(,t) is derived. A class of exact solutions is found for the case when the principal part of the complex velocity of the dominant flow at infinity is a polynomial, and the problem of formation of a pointed bubble is discussed.

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Sommario E analizzata l'evoluzione di una bolla bi-dimensionale, limitata da una curva chiusa semplice, inizialmente posta in un flusso potenziale viscoso. Si assume che l'influenza della gravità e delle forze inerziali sia trascurabile, cosicchè si può applicare l'approssimazione quasi-stazionaria. Riformulando il problema per le equazioni di Stokes con le opportune condizionial contorno sulla superficie libera in termini della funzione stress-stream bianalitica, e usando la tecnica delle trasformazioni conformi dipendenti dal tempoz(,t) di un disco unitario su un dominio di flusso non limitato incognito, viene derivato un sistema infinito di equazioni differenziali ordinarie per i coefficienti di Laurent diz(,t). Viene trovata una classe di soluzioni esatte per il caso in cui la parte principale della velocità complessa del flusso dominante all'infinito è una polinomiale, ed è discusso il problema della formazione di una bolla lenticolare.

     

A refined theory for laminated beams: Part II—An iterative variational approach

This paper presents a displacement-based one-dimensional model for the analysis of laminated composite beams, based on the assumption of cross sections rigid in their own planes. The proposed model is mainly focused on the boundary layer analysis. The representation of the axial displacements is given as products between line functions and warping modes of the cross section. Both the sets of unknown functions are determined by means of a variational formulation in order to obtain the ‘best choice’ for the thickness coordinate functions. The minimization of the total potential energy functional is reduced to a sequence of linear problems by means of a gradient technique. Various examples referring to simply supported and cantilever beams, subjected to distributed or concentrated loads, are solved. The results for stress distributions are found to be in excellent agreement with exact plane strain and finite element plane stress solutions even at very low distances from the end sections.

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Sommario In questo lavoro viene presentato un modello monodimens onale agli spostamenti per l'analisi di travi in laminato multistrato fondato sull'ipotesi di sezioni indeformabili nel proprio piano. Il modello è finalizzato principalmente allo studio degli effetti di bordo. Gli spostamenti assiali vengono espressi attraverso prodotti fra funzioni di linea e modi di ingobbamento della sezione. Entrambi gli insiemi di funzioni incognite sono determinati attraverso una formulazione variazionale allo scopo di ottimizzare le forme di ingobbamento della sezione. La minimizzazione del funzionale dell'energia potenziale totale viene ridotta ad una sequenza di problemi lineari mediante una tecnica tipo gradiente operando alternativamente le varizioni rispetto ai due insiemi di funzioni incognite. Negli esempi risolti, gli stati tensionali ottenuti risultano in eccellente accordo con soluzioni esatte (in stato piano di deformazione) e con soluzioni agli elementi finiti (in stato piano di tensione) anche in prossimità delle sezioni estreme libere o vincolate.

     

Rotational Galloping of Two Coupled Oscillators

Abstract. We will consider nonlinear rotational galloping for two mechanically coupled seesaw oscillators in steady cross-flow, where mechanical coupling consists of a torsion spring. This oscillator system may be viewed as a mechanical two d.o.f. model for the study of rotational galloping of a continuous elastic structure. Using a quasi-steady modelling approach as model equations two coupled nonlinear oscillators are obtained. Depending on the stiffness of the torsion spring and the natural frequencies of the two oscillators either a non-resonant or 1:1 internal resonant system is found. Assuming the windforce to be relatively small an asymptotic analysis based on averaging is presented for both cases.Sommario: Vengono considerate le oscillazioni galoppanti rotazionali non lineari di due oscillatori disposti in bilico su un fulcro (seesaw oscillators) soggetti a un flusso trasversale stazionario e accoppiati meccanicamente attraverso una molla di torsione. Questo sistema oscillatorio può essere interpretato come un modello meccanico a due gradi di libertà per studiare il galoppo rotazionale di una struttura continua elastica. Modellando le azioni indotte dal flusso in modo quasi-statico, si ottengono due oscillatori non lineari accoppiati. A seconda della rigidezza della molla di torsione e delle frequenze naturali dei due oscillatori, si ottiene un sistema non risonante o in risonanza interna 1:1. Assumendo che le forze del vento siano relativamente piccole, viene presentata per entrambi i casi un'analisi asintotica basata sul metodo della media.     

Transverse vibrations of cylindrical helical springs

Summary In this paper we have calculated the natural frequencies of the transverse vibrations of cylindrical helical springs, with respect to the variation in slenderness and relative compression. The calculation was made by considering the spring as a constant-section beam, and by applying Timoshenko theory to the latter. The theoretical section of this paper is an extension of Haringx's work on the same subject, not so much because it studies natural modes higher than the first (a problem which was treated by Haringx), but rather because its more general approach to the transverse vibrations phenomenon raises problems of results' interpretation that this Author did not face. The calculated values of natural frequencies and the corresponding deflection curves have been compared with experimentally determined values. In the course of experimentation Thickness-shear modes were visualized, which Timoshenko theory takes into account, but which, as far as beams are concerned, are not detectable.

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Sommario Sono state calcolate le frequenze naturali delle vibrazioni laterali delle molle ad elica cilindrica con estremi incastrati, al variare della snellezza e del precarico. Il calcolo è stato effettuato assimilando la molla ad una trave a sezione costante, ed applicando a questa la teoria di Timoshenko.La parte teorica del presente studio è una estensione del lavoro di Haringx sullo stesso argomento, non tanto perché in esso sono stati considerati modi di vibrare superiori al primo (problema questo trattato dall'Haringx), quanto per il fatto che una visione più generale del fenomeno delle vibrazioni laterali pone problemi di interpretazione dei risultati, non affrontati da questo Autore.I valori calcolati delle frequenze naturali e le corrispondenti linee elastiche sono stati confrontati con quelli determinati sperimentalmente. Nel corso della sperimentazione è stato possibile visualizzare modi di vibrare caratteristici (Thickness-shear modes) previsti dalla teoria di Timoshenko, ma non osservabili nel caso delle travi.

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Research sponsored by the National Research Committee (C.N.R.). Paper presented during the: Incontro di studio «Metodi classici e moderni per lo studio delle vibrazioni di sistemi dinamici», Università di Padova, maggio 1976.     

Brittle to Quasi-Brittle Transition

Abstract. The present study focuses on the kinetic and non-deterministic aspects of the brittle to quasi-brittle transition. A solid is approximated by a lattice formed by the interacting continuum particles and the evolution of damage is estimated using particle dynamics. The onset of transition is measured by the rate of the change of correlation length. The proposed method is illustrated on the examples of creep rupture, strain localization and dynamic expansion of a circular void in a brittle plate.Sommario. Viene posta l'attenzione sugli aspetti cinetici e non deterministici della transizione dal comportamento fragile a quello quasi-fragile. Un solido viene approssimato da un reticolo formato da particelle interagenti e l'evoluzione del danno viene stimata tramite la dinamica delle particelle. L'inizio della transizione viene misurato tramite la variazione della lunghezza di correlazione. Il metodo proposto viene illustrato su esempi di rottura per creep, localizzazione della deformazione e l'espansione di un foro circolare in una piastra fragile.     

Shakedown analysis of limited-ductility structures

Summary The paper deals with the shakedown analysis problem of discrete elastoplastic structures, subjected to variable and repeated quasi-static loads, account being given to the limited structural ductility by imposing a-priori limit values to some relevant parameters of plastic deformation. The key-concept of limited-ductility load amplifier is assessed and the problem is given a unified formulation as a nonlinear mathematical programming problem, where ductility constraints — of generalized character — are obtained by using a so-called perturbation method which leads to a-priori upper bounds of the relevant plastic deformation measures. Lower bounds to the load amplifier are so obtained and three different computationals stratagies are herein outlined: the linear parametric programming one is applied to three case-study structures.

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Sommario La memoria affronta lo studio del problema di adattamento elastoplastico di strutture discrete, sottoposte a carichi comunque variabili in modo quasi-statico, tenendo conto di un comportamento a limitata duttilità della struttura, il quale richiede che uno o più parametri della deformazione plastica risultino non superiori di assegnati valori. Del problema di analisi posto, utilizzando il concetto di moltiplicatore dei carichi per l'adattamento con limitata duttilità, viene data una formulazione unitaria come problema di programmazione matematica non lineare, i cui vincoli di duttilità sono ottenuti con tecniche perturbative di maggiorazione a-priori delle deformazioni plastiche. Il metodo conduce a limiti inferiori del moltiplicatore dei carichi dipendenti dal livello assegnato alla deformazione plastica. Tre differenti strategie computazionali vengono delineate per la soluzione del problema, una delle quali di tipo programmazione lineare parametrica viene applicata a tre esempi.

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Ricerca finanziata dal CNR e dal MPI.     

Scaling and intermittency in two-dimensional turbulence

In this paper we discuss several properties of two-dimensional decaying turbulence. In particular we analyze the intermittency of the vorticity field and the entrophy dissipation field. We find that strong intermittency acts upon the system which cannot be explained within an entrophy cascade. We propose different explanations based on the geometry of isovorticity lines and on conformal field theory.

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Sommario In questo lavoro vengono discusse alcune proprietà della turbolenza bidimensionale in decadimento. In particolare sono analizzate l'intermittenza del campo di vorticità e della dissipazione di enstrofia. Esiste una forte intermittenza della dissipazione di enstrofia che non può essere spiegata con una cascata di enstrofia simile a quanto avviene in tre dimensioni. Viene proposto un differente meccanismo basato sulla geometria delle linee di isovorticità e sulla teoria conforme.

     

Transonic swirling flow in axisymmetric nozzles

Summary The transonic flow in axisymmetric choked nozzles is computed in the case of a radial distribution of tangential velocity. The flow configuration is obtained by means of a time-dependent technique. The swirling flow is achieved through a particular surface located at the inlet of the nozzle. The pressure distribution and the sonic line are presented for choked flows without or with swirling.

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Sommario Viene calcolato il flusso transonico in ugelli assialsimmetrici in condizione critica, nel caso di distribuzione radiale di velocità tangenziale.La soluzione è ottenuta numericamente tramite una tecnica instazionaria. Il flusso vorticoso viene creato attraverso una opportuna superficie all'ingresso dell'ugello. Vengono presentati i campi di pressione e la posizione della linea sonica per flussi critici, con e senza vortice.