The rigid inclusion with highest penetration

A cylindrical bounded rigid inclusion with cross section of bounded area and variable shape is embedded in an infinite elastic medium. Assuming that the cross section possesses an axis of symmetry and that it is pushed into the medium by a force acting in the direction of this axis, the question arises of finding the section's profile for which penetration is highest. A solution is found only for two particular classes of domains in plane elasticity.

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Sommario Un'inclusione clinidrica rigida con sezione trascersale di area limitata e forma variabile è immersa in un mezzo elastico infinito. Avendo supposto che la sezione possegga un asse di simmetria e che sia spinta nel mezzo da una forza agent secondo tale asse, si pone il problema di trovare il profilo della sezione per cui è massima la penetrazione. Una risposta si può dare solo per due classi particolari di domini in elasticità piana.

     

Nonlinear dynamics and stability of microstructures in a lattice model for ferroelastic materials

With the view of understanding how precise macroscopic properties of a material emerge from the underlying physics of homogeneous microstructures, a lattice model which can describe complex non-linear patterns made of elastic domains and interfaces is proposed. On the basis of a two-dimensional lattice model involving non-linear and competing interactions the dynamics of microstructure formation is examined. The emphasis is placed especially on an instability mechanism of a strain band producing localized domains. The influence of applied forces and dissipative effects on the dynamics of two perpendicular strain bands is studied. The results are interpreted as a microtwinning in crystalline alloys. The physical conjectures are checked by means of numerical simulations performed directly on the microscopic system.

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Sommario Si propone un modello reticolare che può descrivere complessi arrangiamenti fatti di domini elastici ed interfacce. Sulla base di un modello bidimensionale in cui sono presenti interazioni contrastanti e nonlineari si esamina la dinamica della formazione di microstrutture. L'accento è posto sui meccani'smi di instabilità che determinano bande di deformazione localizzata. Si studia l'influenza delle forze applicate e degli effetti dissipativi sulla dinamica di due bande perpendicolari e si interpretano i risultati come un microtwinning in leghe cristalline. Si verificano le congetture fisiche per mezzo di simulazioni numeriche del modello microscopico.

     

On the uniqueness of viscous compressible fluid motions in unbounded domain

Summary Employing the weight function approach it is showed a uniqueness theorem for the euqations governing the motion of a viscous compressible fluid, in unbounded domains. The theorem does not require that the density of the fluid be bounded from below by a positive constant. Moreover, no boundedness assumption is made on the velocity, temperature, density and their first derivatives.

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Sommario Con l'uso del metodo della funzione peso si dimostra un teorema di unicità per le equazioni dei fluidi viscosi compressibili, in domini non limitati. Non si richiede che la densità del fluido sia inferiormente limitata da una costante positiva. Inoltre, la velocità, la temperatura e la densità con le loro derivate prime possono essere anche non limitate.

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Work performed under auspices of GNFM of italian CNR.     

Free lateral vibration of an axially creeping beam-column under initial axial compression

Summary The free lateral vibration of a nonlinear viscoelastic beam column subjected to an initial compressive axial load is considered. The costitutive law is formulated with a linear elastic term and with power functions of stress in the transient and steady creep terms, and is of the nonlinear generalized Kelvin type. By assuming that the stress caused by the oscillation is of much smaller magnitude than the initial stress, the problem is linearized. The problem is analyzed for five special viscoelastic models using small deformation theory, and numerical results are discussed for a stainless steel alloy.

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Sommario Si considerano le vibrazioni libere laterali di un'asta viscoelastica non lineare soggetta inizialmente ad un carico assiale di compressione. La legge costitutiva si compone di un termine elastico lineare e di termini non lineari nello sforzo sia per lo scorrimento viscoso transitorio sia per quello stazionario; essa è del tipo Kelvin generalizzato non lineare. Si linearizza il problema assumendo che gli sforzi causati dall'oscillazione siano molto più piccoli degli sforzi iniziali. Si studia il problema per cinque particolari modelli viscoelastici usando la teoria valida per le piccole deformazioni, e si discutono risultati numerici validi per un acciaio inossidabile.

     

On the use of polynomial estimators and regulators for accurate attitude control of three axis satellites

Summary This paper deals with the results obtained by implementing, in the regulation loop, a control observer based on approximation by means of Laguerre polynomials for the state estimation as well as to determine the actuation strategy. The solution has been studied for an accurate control of operational satellites when high precision pointing is required and is based on a continuous inertial actuation system generated by four reaction wheels.

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Sommario La memoria presenta i risultati ottenuti includendo, nell'anello di regolazione, un osservatore di controllo, che si avvale dell'approssimazione mediante polinomi di Laguerre, sia per l'estimazione dello stato, che per la ricerca della strategia di attuazione. La soluzione è studiata per il controllo fine, per satelliti operazionali cui sono richieste elevate prestazioni di accuratezza per il puntamento, e si basa su un sistema di attuazione continuo, di tipo inerziale prodotto da un sistema di quattro ruote di reazione.

     

Numerical solution of a pulsatile flow problem

Summary A numerical method, developed and used in previous work, is used to solve the Navier-Stokes equations for a two-dimensional incompressible flow in variable motion. A pulsatile flow through a pipe cross is studied to simulate blood flow in vascular aorto-renal junctions.

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Sommario In questo studio si è utilizzato uno schema numerico, già studiato e utilizzato in precedenti lavori, per risolvere le equazioni bidimensionali di Navier-Stokes per un fluido viscoso incomprimibile in un problema di moto vario. Nelle ipotesi di poter descrivere il moto fasico del sangue con il moto di un fluido viscoso newtoniano di opportuna viscosità, si è studiato il moto pulsante di questo fluido in due condotti raccordati per simulare il moto del sangue nel raccordo aorta-renale durante un ciclo temporale completo.

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Research carried out at Istituto di Idraulica del Politecnico di Milano, Milan, Italy.     

Discretized solution of junction problems in shells

Summary A discretization method based on a shifting field is presented. For plate flexure this is a congruent field of displacements, for plate extension an equilibrium configuration of stresses, for shells a mixed system. The main purpose of the present investigation is to establish a procedure for the numerical analysis of shell intersection problems.

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Sommario Si presenta un metodo di discretizzazione che si vale di un campo mobile, di spostamenti congruenti per gli stati flessionali della piastra, di tensioni equilibrate per gli stati estensionali, di spostamenti e tensioni per il guscio. Scopo essenziale della ricerca è la costruzione di un procedimento per l'analisi numerica dei problemi di intersezione dei gusci.

     

A possible solution of a case of unsteady laminar plane flow for non-newtonian liquids

Summary After a few basic remarks on continuous media mechanics, equations of unsteady laminar flow for non-newtonian incompressible fluids are written; a solution for a particular plane flow (with zero hydraulic slope) is carried out, supposing that the components of the stress tensor T are polynomials in the components of the deformation rate tensor F. In particular if we adopt a cubic law, we recognize a second viscosity coefficient, which may be a positive or negative number; a way is then suggested for finding experimentally both viscosity coefficients of the fluid; a simple numerical example is also given.

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Sommario Dopo alcuni richiami sulla meccanica dei mezzi continui, si scrivono le equazioni del moto vario laminare per fluidi non newtoniani incomprimibili, e se ne trova la soluzione in un caso particolare di moto piano (a pendenza motrice nulla), supponendo di esprimere il legame fra le componenti del tensore degli sforzi T e quelle del tensore delle velocità di deformazione F con polinomi. Nel caso particolare di una legge cubica si presenta un secondo coefficiente di viscosità, positivo o negativo; si suggerisce allora un possibile metodo per determinare sperimentalmente il valore dei due coefficienti di viscosità del fluido, dando poi un semplice esempio numerico.

     

A note on the reference configurations of a thermoelastic solid

Summary We show that in Continuum Thermodynamics if one natural reference configuration at uniform temperature exists, for which the solid is homogeneous and isotropic, there is an endless number of these configurations, temperatures of which vary in a given range.

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Sommario Si ammette comunemente che, comunque si scelga un valore della temperatura in un certo intervallo, esiste una configurazione di riferimento naturale e a temperatura uniforme, rispetto alla quale un solido termoelastico sia omogeneo ed isotropo. In questa nota si fa vedere che basta supporre che esiste una sola di tali configurazioni per potere affermare che, sotto ipotesi facilmente ammissibili, di tali configurazioni ne esistono infinite al variare della temperatura in un opportuno intorno.

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Work performed under the auspices of CNR and MPI.     

The magnetic spherical pendulum

This article gives two formulae for the rotation number of the flow of the magnetic spherical pendulum on a torus corresponding to a regular value of the energy momentum mapping. One of these formulae is nonclassical and is based on an idea of Montgomery.

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Sommario In questo lavoro si danno due formule per il numero di rotazione del flusso del sferico pendolo magnetico su un toro che corrisponde a un valore regolare dell'applicazione energia-momento. Una di queste formule è nonclassica ed è basata su un'idea di Montgomery.

     

Dynamics and wave propagation in dilatant granular materials

The equations of motion for dilatant granular material are obtained from a Hamiltonian variational principle of local type in the conservative case. The propagation of nonlinear waves in a region with uniform state is studied by means of an asymptotic approach that has already appeared useful in an investigation on wave propagation in bubbly liquids and in fluid mixtures. When the grains are assumed to be incompressible, it is shown that the material behaves as a continuum with latent microstructure.

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Sommario Si ricavano le equazioni di moto per i materiali granulari dilatanti da un principio variazionale Hamiltoniano di tipo locale nel caso conservativo. Si studia la propagazione delle onde non lineari in una regione di stato costante per mezzo di un approccio asintotico già rivelatosi utile nello studio della propagazione di onde nei liquidi con bolle e nelle miscele di fluidi. Quando si supponga che i granuli siano incomprimibili, si dimostra che il materiale si comporta come un continuo con microstruttura latente.

     

Stress,body force,and momentum balance in mixture theory

Summary A general momentum balance for a mixture constituent is motivated from corpuscular considerations. The interpretations of stress and internal body force in the separate cases of ionic and non-ionic species are indicated. The Gurtin-Oliver-Williams paradox concerning the interpretation of partial stress is resolved, and relations between total and inner stress shown to be more complex than usually assumed. Comparison is made with kinetic theory.

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Sommario Una relazione generale di bilancio della quantità di moto per un costituente di una mistura è ricavata sulla base di considerazioni particellari. Interpretazioni di stress e forza interna di volume sono fornite per costituenti sia carichi sia neutri. In tal modo il paradosso di Gurtin, Oliver e Williams sull'interpretazione degli stress parziali viene risolto e, inoltre, le relazioni tra stress totali e parziali risultano in generale più complesse di quanto si assuma solitamente. Infine si effettua un confronto con la teoria cinetica.

     

Buckling of a cylindrical shell subject to a wrench

We examine the axisymmetric buckling of a generalized Kirchhoff cylindrical shell under an axial wrench. If the shell is non-linear elastic, we provide a boundary value problem amenable to the bifurcation theory of Poincaré. Using this theory we prove a non-uniqueness theorem and obtain the critical loads and critical states. In the hyperelastic case, by exploiting the variational character of the problem, a global existence and non-uniqueness theorem is also proved.

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Sommario Viene esaminato un problema di buckling per un guscio cilindrico, del tipo di Kirchhoff generalizzato, sotto un carico ai bordi di trazione-torsione. Nel caso elastico non lineare, si perviene ad un problema ai valori al contorno, cui si può applicare la teoria delle biforcazioni di Poincaré. In tal modo si dimostra un teorema di non unicità della soluzione e si ottengono i punti di biforcazione e i carichi critici. Nel caso iperclastico, facendo ricorso all'aspetto variazionale del problema, viene dimostrato un teorema globale di esistenza e non unicità della soluzione.

     

Stokes flow with injection in a plane duct

Summary In this paper flow at low Reynolds number is studied in a plane duct with injection along its boundaries, by determining the Green function for the Stokes equation in the strip: in this way it is possible to calculate the fluid-dynamic field for any distribution of injection. To obtain the bi-harmonic function that governs this problem we write the stream function in terms of two harmonic functions f and g, represent these functions using the relevant Green function and write the integral equations that determine f and g. The solution is obtained by means of the Fourier transform technique. An asymptotic representation of this solution is also given.

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Sommario In questo lavoro si studia il campo fluidodinamico determinato) dall'apporto di fluido in un condotto in cui scorre un fluido a piccoli numeri di Reynolds, determinando la funzione di Green per l'equazione di Stokes nella striscia: in tal modo si può calcolare il campo fluidodinamico per una qualsiasi distribuzione di iniezione. Per determinare la funzione biarmonica con derivata longitudinale infinita in alcuni punti della frontiera che governa questo problema, si scrive l'incognita in termini di funzioni armoniche, si utilizza la funzione di Green per rappresentare tali funzioni ausiliarie e si scrivono le equazioni integrali che le determinano. La soluzione di queste equazioni integrali viene ottenuta mediante la trasformata di Fourier. I risultati vengono presentati sia in forma numerica che con serie asintotiche.

     

Neural networks for computing in the elastoplastic analysis of structures

A neural network model is proposed and studied for the treatment of elastoplastic analysis problems. These problems are formulated as Q.P.P.s with inequality subsidiary conditions. In order to treat these conditions the Hopfield model is appropriately generalized and a neural model is proposed covering the case of inequalities. Finally, the parameter identification problem is formulated as a supervised learning problem. Numerical applications close the presentation of the theory and the advantages of the neural network approach are illustrated.

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Sommario Si propone un modello di rete neurale con l'obiettivo di usarlo per la trattazione di problemi di analisi elastoplastica, formulati come problemi di programmazione quadratica con disequazioni sussidiarie. Allo scopo di trattare queste condizioni si generalizza il modello di Hopfield e si propone un modello neurale che copre il caso di disequazioni. Inoltre il problema di identificazione parametrica viene formulato come un problema di apprendimento guidato. La presentazione della teoria è seguita da esempi di applicazioni numeriche e dalla illustrazione dei vantaggi dell'uso delle reti neurali.

     

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.

     

Multi mass drive systems with stepped shafts

Summary A continuous model of a multi mass drive system with stepped shafts, loaded by external moments, is proposed and analysed by means of one dimensional torsional waves. A procedure is developed for calculation of velocities, strains and displacements in an arbitrary cross-section of the shafts, and some necessary conditions for the stability of angular displacements are formulated.

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Sommario Si propone un modello continuo di un sistema di guida a masse molteplici con alberi a sezione variabile con discontinuità, caricati da coppie esterne. L'analisi è condotta per mezzo di onde torsionali monodimensionali. Si sviluppa un procedimento per il calcolo di velocità, deformazioni e sponstamenti di una generica sezione degli alberi e si formulano condizioni necessarie per la stabilità degli spostamenti angolari.

     

A variational principle to derive the different boundary problems of equilibrium of elastic dielectrics

Summary A variational principle for the equilibrium problem of an elastic dielectric is derived. The equivalence between the phenomenological and structural theories remains proved from a variational point of view.

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Sommario Si deriva un principio variazionale per il problema dell'equilibrio di un dielettrico elastico e si prova l'equivalenza delle teorie fenomenologica e strutturale dal punto di vista variazionale.

     

Motion errors analysis and a contribution to numerical inverse kinematics for robot manipulators

Summary Since, for actual industrial robots, the kinematic models present certain inaccuracies due to a number of effects such as the mechanical tolerances, deformations of mechanical elements etc., the theoretic models must be modified to compensate the position and orientation errors. In this paper, methods of redeveloping the actual kinematic models and of compansating the theoretic models are presented. Besides, a simple method for calculation of the matrices of partial derivatives of the position and orienation vector with respect to link parameters vectors is also presented. Theoretically, the position and orientation errors due to the inaccuracy of link parameters can be eliminated by finding the actual joint coordinates. If the inverse kinematics of a robot has not closed-form solution, it's solved by numerical methods. We know that the selection of the initial point on iteration for a numerical iterative method is very important for the convergence and the converging velocity. In this paper, a reasonable selection for this point based on the analytic solution of a similar, but simpler robot, is proposed. According to this selection, the iterative procedure will almost always converge rapidly to a real solution within the physical joint ranges.

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Sommario Siccome per i robots industriali attuali, i modelli cinematici presentano certi errori dovuti ad una serie di effetti, come ad esempio le tolleranze meccaniche, le deformazioni degli elementi meccanici, ecc., i modelli teorici devono essere modificati allo scopo di compensare gli errori di posizionamento e di orientamento. In questo lavoro si presentano il metodo di risviluppare i modelli cinematici reali ed il metodo di compensare i modelli teorici. Inoltre, nel lavoro si presenta anche un metodo semplice per calcolare le matrici delle derivate parziali del vettore di posizionamento e di orientamento rispetto ai vettori dei parametri cinematici. In teoria, l'errore dovuto agli errori di parametri cinematici puó essere eliminato trovando le coordinate attuali dei giunti. Se la cinematica inversa di un robot non ha la soluzione in forma chiusa, essa è risolta con i metodi numerici. Si sa che la scelta del punto iniziale di iterazione per un metodo iterativo è molto importante per la convergenza e la velocità di convergenza. Per questo punto si propone una scelta ragionevole basata sulla soluzione analitica di un robot simile, ma più semplice. A seconda di questa scelta, la procedura iterativa può convergere quasi sempre rapidamente ad una soluzione reale entro i limiti dei giunti.

     

Universal solutions and energy minimization in the saint-venant cylinder

In this paper we study the role played, from an energy view-point, by the explicit solution of Saint-Venant for a right circular cylinder. By taking into account a harmonic solution with constant divergence, we consider Maisonneuve's solution and investigate the assumptions under which the explicit solutions form a particular case.

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Sommario In questo lavoro si esamina, da un punto di vista energetico, il ruolo che le soluzioni esplicite di Saint-Venant hanno all'interno dell'intera classe di soluzioni equipollenti per un cilindro circolare retto. A tale scopo facendo riferimento alla soluzione ottenuta da Maisonneuve, che minimizza l'energia di deformazione nell'intera classe delle soluzioni equipollenti, si vuole studiare se esiste una intersezione non nulla tra la classe delle soluzioni di Maisonneuve e la classe delle soluzioni armoniche a divergenza costante.