Uniqueness and stability in the continuum theory of granular materials

Summary We deal with cohesionless granular materials in the framework of the continuum theory presented in [2]. For these materials we finda priori restrictions assuring uniqueness and stability of motion. Whereas our Liapunov stability analysis leads only to a partially satisfactory result, Hölder stability is completely characterizedvia a logarithmic convexity argument.

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Sommario Nel presente lavoro vengono stabilite alcune restrizionia priori sufficienti ad assicurare l'unicità e la stabilità del moto di un mezzo granulare il cui comportamento è descritto dall'equazione costituiva proposta in [2]. Una volta osservato che l'analisi della stabilità, nel senso di Liapunov, non conduce a risultati soddisfacenti, si passa ad esaminare la stabilità nel senso di Hölder, mediante le argomentazioni della convessità logaritmica, pervenendo così ad alcune semplici restrizioni sui coefficienti di risposta del materiale considerato.

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Research supported by the Italian National Research Council (C.N.R. Gruppo PAdIS).     

An «ultimate» approach to cumulative seismic damage

Summary This paper presents an approach to investigate seismic reliability of structures acted on by more earthquakes.The opportunity to analyze the behaviour of structures under the decisive quake is stressed, and the possibility to derive safety statements by inspecting the way the structure collapses is proved with regard to a simple structural pattern.Numerical results show that the criterion yields results quite consistent with usual practice, though, usually, cumulation of damage is not explicitly accounted for in aseismic standards.

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Sommario Nel presente articolo si espone un possibile metodo per studiare la sicurezza di organismi strutturali esposti all'azione di più terremoti susseguenti.Viene sottolineata l'opportunità di analizzare il comportamento della struttura sotto il terremoto decisivo, e si dimostra con un esempio la possibilità di calcolarne l'affidabilità mediante l'indagine del modo di collasso.I risultati numerici mostrano che questo criterio fornisce, almeno nel semplice caso esaminato, conclusioni coerenti non la pratica tecnica, benché di solito le Norme antisismiche non tengano conto esplicitamente del fenomeno della accumulazione del danno.

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This research has been financially supported by the Italian National Research Council (C.N.R.).     

The shakedown load boundary of an elastic-perfectly plastic structure

In the hypothesis of small displacements and combined time-variable/steady loads, the geometrical-mechanical properties of the shakedown load boundary are investigated. It is shown that, in the load space, the shakedown load boundary plays the role of yield surface, and that a certain plastic strain accumulation vector—characterizing some impending inadaptation collapse mechanism—obeys the normality rule, whereas a specific form of the maximum plastic work theorem constitutes an effective tool for the evaluation of the shakedown limit load corresponding to a specified inadaptation collapse mode. The equations governing the state of the structure at the shakedown limit are provided and the related collapse mechanism is shown to specify the shape of the steady-state response of the structure to a periodic load enveloping the load domain with an intensity slightly above the shakedown limit.

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Sommario Nell'ipotesi di piccoli spostamenti e di plasticità perfetta, si studiano le proprietà geometrico-meccaniche della frontiera del dominio dei carichi di adattamento. Si mostra come, nello spazio dei carichi, la suddetta frontiera giuoca il ruolo di superficie di plasticizzazione ed un particolare vettore di deformazione plastica accumulata—che caratterizza il meccanismo di non adattamento—segue la legge della normalità, mentre una forma specifica del teorema del massimo lavoro plastico costituisce un valido strumento per la valutazione del carico limite corrispondente ad un dato meccanismo di non adattamento. Si forniscono altresì le equazioni che governano lo stato della struttura al limite di adattamento, mostrando la capacità del relativo meccanismo di collasso a rappresentare la risposta a lungo termine della struttura a dei carichi periodici inviluppanti il dominio dei carichi con una intensità un poco al di sopra del limite di adattamento.

     

Stochastic seismic analysis of offshore towers

Summary After a brief review of the main problems and the most common analysis methods for offshore structures, a method of analysis for offshore towers submerged in water and subjected to strong earthquake motions is proposed. Nonlinear drag effects as well as random non-stationary seismic excitations are considered by means of a linearization technique based on a particular step-by-step procedure. Using a discrete lumped-mass model, the standard deviations of nodal displacements and velocities are evaluated. The probability of not exceeding a defined threshold of nodal displacements is also computed.

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Sommario Dopo una breve panoramica sui problemi e le soluzioni esistenti per le strutture offshore, si valuta la risposta di una struttura a torre immersa in acqua sotto eccitazioni sismiche di tipo non stazionario. Si prendono in considerazione le non linearità insite in tali sistemi utilizzando tecniche di linearizzazione equivalente mediante un procedimento di calcolo al passo nel dominio dei tempi.Si valutano le deviazioni standard degli spostamenti e delle velocità nodali, per uno schema a masse concentrate ai vari livelli ed operati alcuni confronti attraverso valutazioni numeriche, si calcolano le probabilità di non eccedenza rispetto a prestabiliti valori di soglia.

     

Dimensional synthesis of four bar linkage for function generation with velocity and acceleration constraints

Summary The dimensional synthesis of a four bar linkage for function generation, usually performed by considering only kinematic characteristics of the mechanism, may be improved by accounting also for its dynamical behavior. In the present study the maximum values of velocity and acceleration are controlled in order to limit the inertial forces, as required in the design of high-speed mechanisms. At this purpose an optimization technique, based on penalty function method, has been adopted. Several numerical results for different choices for constraints and initial design are presented and discussed.

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Sommario Il problema della sintesi dimensionale di un quadrilatero articolato per la generazione di funzioni assegnate può essere risolto in maniera completa tenendo conto non solo delle caratteristiche cinematiche del meccanismo ma anche di alcuni aspetti dinamici del suo funzionamento. In particolare nel presente studio si considerano le velocità ed accelerazioni di alcuni membri del meccanismo controllandone i valori massimi al fine di limitare l'entità delle forze d'inerzia.Questo problema di sintesi, che assume particolare importanza nel progetto di meccanismi ad altre velocità è risolto mediante una tecnica di ottimizzazione del tipo della funzione di penalità. Si presentano alcuni risultati numerici relativi a differenti condizioni di vincolo e di progetto iniziale.

     

Non-Gaussian Response of MDOF Wind-Exposed Structures: Analysis by Bicorrelation Function and Bispectrum

Abstract. The influence of non-Gaussian modeling of the wind action on the response of MDOF structures is considered. Assuming the turbulence as a homogeneous Gaussian field, the wind action field is described by means of the correlation and bicorrelation functions. Once known the spectrum and the bispectrum (by Fourier transform), the same quantities of the structural response are obtained by frequency domain analysis. This allows to evaluate the statistic moments of the response until the third moment and to estimate the peak value distribution. The procedure is applied to analyze a broadcasting antenna. Varying the structural damping and the wind characteristics, a comparison between Gaussian and non-Gaussian modeling is performed.Sommario. Viene studiata l'influenza della modellazione non-Gaussiana dell'azione del vento sulla risposta di strutture a più gradi di libertà. Considerando la turbolenza come un campo Gaussiano omogeneo, l'azione del vento viene descritta mediante le funzioni correlazione e bicorrelazione. Determinato poi lo spettro ed il bispettro (mediante trasformata di Fourier), le stesse grandezze relative alla risposta strutturale sono ricavate per mezzo dell'analisi nel dominio delle frequenze. È così possibile valutare i momenti statistici della risposta fino al terzo ordine e stimare la distribuzione dei valori di picco. La procedura viene applicata all'analisi della risposta di un'antenna per telecomunicazioni. Variando lo smorzamento strutturale e le caratteristiche del vento, vengono paragonate fra loro la modellazione Gaussiana e quella non-Gaussiana.     

Accurate solutions and stability criterion for periodic oscillations in hysteretic systems

Summary The study of the periodic response of hysteretic oscillators is reduced to that of nonlinear elastic oscillators by assuming an incremental formulation for the constitutive relationship. The harmonic balance method with many components allows for accurate periodic solution computation. The Floquet theory can be used to check stability. Developed equations are applied to the study of frequency response curves of a hysteretic oscillator that, although simple, shows both degrading and non degrading behaviour. The results reported clearly show the shortcomings of traditional methods; the influence of higher harmonics is far from negligible.

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Sommario Nello studio della risposta periodica degli oscillatori isteretici si incontrano difficoltà dovute alla natura non olonoma del legame costitutivo. Nel presente lavoro queste difficoltà vengono superate in parte adottando una formulazione incrementale che riconduce il caso isteretico a quello elastico non lineare seppure al prezzo di un allargamento dello spazio delle variabili di stato. Le soluzioni periodiche sono determinate seguendo il metodo del bilancio armonico con molte componenti; la stabilità viene analizzata con la teoria di Floquet. Le equazioni sviluppate sono utilizzate per determinare le curve di risposta in frequenza sotto una forzante sinusoidale, di un oscillatore che, benchè semplice, presenta una notevole varietà di comportamento. I risultati ottenuti mostrano chiaramente le lacune dei metodi tradizionali; l'influenza delle armoniche superiori in molti casi è ben lungi dall'essere trascurabile.

     

Non-Linear Self-Excited Random Vibrations and Stability of an SDOF System with Parametric Noises

Abstract. The paper presents the solution to the properties of stochastic response of a system with random parametric noises, which is prone to the loss of aerodynamical stability. The system is described by an equation of van der Pol type with the negative linear, and with the positive cubic dampings. The coefficients of the linear damping and of the stiffness include the multiplicative random perturbations, the external excitation being given as a sum of a deterministic function and of an additive perturbation. All three input random processes are supposed to be Gaussian and centered, with the non-zero mutual stochastic parameters, as it corresponds to the properties of real systems. The solution has been based on the method of stochastic linearisation and of the subsequent solution of the Fokker–Planck–Kolmogorov equation in the sense of the first and second stochastic moments for the transient and stationary states. There have been demonstrated several effects, which are typical for systems with parametric noises, differentiating them from the systems with constant coefficients. The principal attention has been devoted to the properties of the spectral density of the response, the character of which changes abruptly with the degree of non-linearity of the damping and of the level of random perturbations.Sommario. La presente memoria studia le proprietà della risposta stocastica di un sistema con eccitazione casuale parametrica, che tende alla perdita della stabilità aerodinamica. Il sistema è descritto mediante un'equazione del tipo di van der Pole con il termine lineare dello smorzamento negativo e il termine cubico positivo. Poichá l'eccitazione esterna è la somma di una funzione deterministica e di una perturbazione additiva, i coefficienti dello smorzamento lineare e della rigidezza comprendono le perturbazioni casuali moltiplicative. I tre processi stocastici di eccitazione sono assunti gaussiani e a media nulla con parametri stocastici incrociati diversi da zero, come si verifica per le proprietà dei sistemi reali. La soluzione è basata sul metodo della linearizzazione stocastica e della successiva soluzione dell'equazione di Fokker-Planck-Kolmogorov studiando i primi e i secondi momenti statistici per gli stati transitori e stazionari. Vengono mostrati diversi effetti, tipici dei sistemi con eccitazione parametrica, differenziandoli dai sistemi a coefficienti costanti. Particolare attenzione è rivolta alle proprietà della densità spettrale della risposta le cui caratteristiche cambiano bruscamente con il grado di non linearità dello smorzamento e del livello di casualità delle perturbazioni.     

Higher Order Alongwind Response Statistics of Linear SDOF Structures Including the Quadratic Term of the Fluctuating Wind Velocity

Abstract. A method evaluating the response correlations of a SDOF system subjected to the wind action, once that the first order statistics and the transition matrix of the system are known, is presented. The method does not require further integrations and allows to take into account the presence of the quadratic term of the velocity in the expression of the wind action. This fact makes the response a non-Gaussian process as it really is. The application of the method to some examples shows both the good accuracy of the results, if compared with those obtained by Monte Carlo simulations, and that neglecting the quadratic term may lead to relevant errors even for the correlations, as well as for the first order statistics.Sommario. In questo lavoro viene presentato un metodo che consente la valutazione delle funzioni di correlazione di qualunque ordine della risposta di un sistema strutturale soggetto all'azione del vento. Tale metodo richiede la conoscenza delle caratteristiche statistiche del primo ordine della risposta e della matrice di transizione. Il metodo non richiede ulteriori integrazioni rispetto a quelle eventualmente necessarie per determinare le statistiche del primo ordine, e consente di tenere conto della presenza del termine quadratico della parte fluttuante della velocità del vento nell'espressione dell'eccitazione sulla struttura. Ciòrende la risposta strutturale non Gaussiana, come realmente è L'applicazione del metodo ad alcuni esempi mostra, da un lato, la buona accuratezza dei risultati ottenuti, confrontandoli con quelli ottenuti tramite simulazioni alla Monte Carlo, e dall'altro che trascurare il termine quadratico nella forzante può condurre ad errori rilevanti nella valutazione delle correlazioni della risposta, coscome era stato mostrato in altri lavori per le statistiche del primo ordine.     

Baroclinic generation of streamwise vorticity in a stratified shear layer

The existence of an organized streamwise vortical structure, which is superimposed on the well known coherent spanwise vorticity in nominally two-dimensional free shear layers, has been studied extensively. In the presence of stratification, however, buoyancy forces contribute to an additional mechanism for the generation of streamwise vorticity. The purpose of the current investigation is to force the three-dimensional instability in the stratified shear layer. In this manner, we experimentally observe the effect of buoyancy on the streamwise vortex tube evolution, the evolution of the buoyancy-induced instability, and the interaction between these two vortical structures. It is found that streamwise vortices resulting from vortex stretching are weakened in regions of locally stable stratification. Buoyancy-induced vortex structures are shown to form where the unstable part of the interface is tilted by the streamwise vortex tubes. These vortices strengthen initially, then weaken downstream, the time scale for this process depending upon the degree of stratification. For initial Richardson numbers larger than about 0.03, the baroclinically weakened vortex tubes eventually disappear as the flow evolves downstream and the baroclinically generated vortices dominate the three-dimensional flow structure.

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Sommario L'esistenza di una struttura vorticosa nella direzione della corrente, che è sovrapposta alla ben nota vorticità trasversale coerente in flussi di scorrimento (free shear layer) nominalmente bidimensionali, è stata ampiamente studiata. In presenza di stratificazione, però, forze di galleggiamento contribuiscono ad un meccanismo addizionale per la generazione di vorticità nella direzione della corrente. In questa indagine si forza l'instabilità tridimensionale dei flussi stratificati. In questa maniera si osserva sperimentalmente l'effetto del galleggiamento sull'evoluzione della vorticità nella direzione della corrente, l'evoluzione della instabilità indotta dal galleggiamento e l'interazione tra queste due strutture vorticose. Si trova che i vortici nella direzione della corrente, risultanti dall'allungamento del vortice, sono indeboliti in regioni con stratificazione localmente stabile. Si osserva, inoltre, che le strutture di vortici incotte dal galleggiamento si formano quando la parte stabile dell'interfaccia viene ruotata dal tubo di vortice nella direzione della corrente. Questi vortici si rafforzano inizialmente e s'indeboliscono a valle della corrente. Per questo processo la scala temporale dipende dal grado di stratificazione. Per numeri di Richardson inizialmente più grandi di circa 0,03, i tubi di vortici baroclinicamente indeboliti eventualmente spariscono non appena il flusso evolve lungo la corrente ed i vortici generati baroclinicamente dominano la struttura di flusso tridimensionale.

     

Rainstorm statistics conditional on soil moisture index: Temporal and spatial characteristics

Soil moisture is the primary hydrological state variable that controls and it is controlled by land surface processes. Assessment of feedback mechanisms between land surface and the atmosphere must involve soil moisture. The Midwestern region of the United States is used as a case example in the preliminary investigations on the hypothesis that the structure and development of storm events are influenced by soil moisture conditions. In particular we deal with the antecedent soil moisture condition influence on storm precipitation amounts and interstorm durations. The analysis based on observations indicates that when the soil moisture is low, the ensuing interstorm duration and drying period is anomalously long. We also show that storm precipitation amounts are larger when the antecedent soil moisture is anomalously high. This finding supports the hypotheses that the Summer 1993 floods over Midwestern United States were partially forced by moist antecedent conditions.

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Sommario L'umidità del suolo è la variabile idrological di stato primaria che controlla ed è a sua volta controllata dai processi sulla superficie del terreno. La quantificazione dei meccanismi di retroazione fra superficie del terreno ed atmosfera deve comprendere l'umidità del suolo. La regione centro-occidentale degli Stati Uniti è usata come esempio in uno studio preliminare sull'ipotesi che la struttura e lo sviluppo di eventi di precipitazione siano influenzati dalle condizioni di umidità del suolo. In particolare, viene considerata l'influenza delle condizioni antecedenti di umidità del suolo sulle quantità di precipitazione e gli intervallamenti dei vari eventi. Le analisi basate sulle osservazioni indicano, che quando l'umidità del suolo è bassa, il periodo secco di attesa della pioggia successiva è più lungo del normale. Viene anche mostrato che le quantità di precipitazione sono maggiori quando l'umidità del suolo nel periodo antecedente è più alta del normale. Questo risultato supporta l'ipotesi secondo la quale le alluvioni dell' estate del 1993 negli Stati Uniti centro-occidentali furono parzialmente causate dalle condizioni antecedenti di umidità del suolo.

     

Cooling tower analysis by a finite element technique based on a modified hamilton's principle

Summary The present paper consists of a theorethical and a numerical part. The purpose of the former is the derivation of total as well as incremental equations of motion for general nonlinear dynamic analysis of thin shells by the Finite Element Method. A modification of Hamilton's principle, permitting consideration of nonconservative internal and external forces, serves as the vehicle to meet this goal. Special features of the derivation are: (a) consideration of follower loads acting normally to the shell throughout the deformation history and (b) the use of Lagrangian multipliers in order to satisfy originally relaxed interelement continuity conditions.In the numerical part of this paper the theorethical concept is applied to the analysis of cooling-tower shells. The numerical investigation covers solution of the quasistatic stress problem and determination of quasistatic buckling wind pressures for a cooling tower shell subjected to wind load as well as earthquake response analysis for another one. A novel scheme for static condensation of massless degrees of freedom is found to permit an effective solution of the eigenproblem, required as a prerequisite to obtain the earthquake response.

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Sommario IL presente lavoro consiste di una parte teorica ed una numerica. Loscopo della prima è la derivazione delle equazioni di moto, sia totali che incrementali, per una generale analisi non lineare dinamica di gusci sottili per mezzo del metodo degli elementi finiti. Una modifica del principio di Hamilton, che permette di considerare forze interne ed esterne non conservative, serve come veicolo per raggiungere questo obiettivo. Aspetti particolari di questa derivazione sono: (a) la considerazione di forze che si mantengono normali alla superficie del guscio durante la sua deformazione; (b) l'uso di moltiplicatori di Lagrange per soddisfare alle condizioni di continuità tra elementi contigui, non imposte «a priori».Nella parte numerica, la formazione teorica è applicata all'analisi di torri di raffreddamento ad iperboloide. Per una torre soggetta a carico di vento vengono determinate, in regime quasistatico, lo stato di sollecitazione ed il valore critico della pressione. Viene poi analizzata la risposta ad azione sismiche mediante un nuovo algoritmo per la condensazione statica dei gradi di libertà non affetti da masse concentrate e per la successiva soluzione del problema degli autovalori.

     

Stability and synthetic damping of a third order control system affected by backlash viscous and coulomb friction

Summary A Control System for a resonant mechanical loads affected by backlash and Coulomb friction may encounter severe stability problems if load feedback is used.The stability condition for a simple system including the above effects and a pure integration in the forward path is first determined, based upon natural damping only.Some damping augmentation techniques useful for improving the stability conditions are then evaluated both theoretically and by analog simulation means; the need for Coulomb friction to damp small amplitude oscillations is also demonstrated.The study is particularly devoted to accurate positioning control systems where load feedback has to be used to compensate for backlash errors.

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Sommario In un servosistema con carico risonante soggetto a giochi ed attrito Coulombiano possono sorgere notevoli problemi di stabilità nel caso che il segnale di retroazione venga prelevato sul carico.Lo studio determina, nella prima parte, le condizioni di stabilità per un sistema con integrazione semplice sulla catena diretta, soggetto simultaneamente a tutte le condizioni di cui sopra: in tali termini non risulta dalla letteratura (ampiamente esaminata) che il problema sia stato affrontato da altri Autori.Successivamente vengono esaminati taluni metodi, di cui uno originale, che consentono di migliorare le condizioni di stabilità e quindi le prestazioni del sistema: lo studio teorico è confermato da un'ampia serie di simulazioni mediante calcolatore analogico.Viene inoltre dimostrata la necessità di un valore relativamente modesto dell'attrito Coulombiano per lo smorzamento delle piccole oscillazioni.Lo studio è dedicato particolarmente a quei sistemi di posizionamento automatico nei quali si impiega la retroazione sul carico ai fini della compensazione degli errori dovuti ai giochi.

     

On plastic dynamic flexure of plates

Summary This paper discusses the rigid-plastic flexure of plates subjected to dynamic loading. A piecewise linear yield surface and small displacements are assumed. The plate is discretized by assuming the constant moment mixed triangular element of Herrmann. Under the above assumptions the dynamic loading of plates is turned into a problem in linear inequalities which is a priori discretized in time. An approximate technique is developed, which takes into account the influence of the strain-hardening and the strain rate sensitivity of material. Some numerical examples of plates subjected to a given velocity distribution confirm the efficiency of this approach.

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Sommario Si analizza il problema della flessione rigidoplastica di una lastra soggetta a carichi dinamici. La lastra viene discretizzata assumendo l'elemento triangolare misto a stato di sollecitazione costante di Herrmann. Tale assunzione insieme alle ipotesi di piccoli spostamenti e di superficie di plasticizzazione lineare a tratti, consente di ricondurre il caricamento dinamico della lastra ad un problema retto da diseguaglianze lineari, che risulta discretizzato a priori nel tempo. Attraverso una tecnica approssimata si valuta l'influenza che hanno sulla risposta dinamica della struttura, l'incrudimento e la sensibilità alle velocità di deformazione del materiale. L'efficienza del procedimento è verificata attraverso alcuni esempi numerici di lastre di diversa geometria sottoposte ad una prefissata distribuzione di velocità.

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Research supported by the National Research Council (C.N.R.P.A.d.I.S.) of Italy.     

The influence of tip mass on the stability of a rotating cantilever subjected to dissipative and transverse follower forces

Summary The state of stability of a rotating viscoelastic cantilever beam subjected to a transverse follower force applied at its free end in the plane of rotation is determined by a method of approximation that is based upon an adjoint variational principle. Particular attention is devoted to the determination of the dependence of the critical flutter load of the system on the transverse, twisting, and rotary inertia properties of a mass capping the free end of the beam. The equations of motion are derived from a conservation law, the adjoint boundary value problem is introduced, and an approximate stability determinant is developed from the variational principle upon assuming a set of coordinate functions which satisfy a selected set of boundary conditions. The stability determinant is solved numerically for a variety of choices of values for the internal damping, the hub radius, tip mass inertia, the rotational speed, and warping rigidity parameters, and several graphs are presented to show the influence of these parameters upon the value of the critical flutter load.

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Sommario Si constata lo stato di stabilità di una mensola viscoelastica e rotante sollecitata da un carico traversale che ruota con la sezione e che viene applicata all'estremo libero nel piano di rotazione mediante un procedimento approssimativo basato su un principio variazionale per problemi del tipo non autoaggiunti. Attenzione particolare è dedicata alla determinazione della dipendenza del carico critico di flutter del sistema dalle proprietà delle inerzie traversali, torcenti e rotatorie di una massa attaccata all'estremo libero della trave. Si derivano le equazioni di moto mediante un principio di conservazione, e si introduce il problema aggiunto. Assunto un insieme di funzioni di posizione che soddisfano certe condizioni ai limiti, si sviluppa il determinante di stabilità dal principio variazionale. Si risolve numericamente il determinante di stabilità per diverse scelte di valori dei parametri di smorzamento interno, raggio di mozzo, inerzia della massa, velocità di rotazione e rigidezza biflessionale. Parecchi grafici sono inclusi per mostrare l'influenza di questi parametri sul valore del carico critico di flutter.

     

Whirl and critical speeds of flywheel-container systems aboard vehicles

Summary Container-flywheel systems for road vehicles can be mounted in a variety of ways on the vehicle's body, thus allowing large or small displacements. In the case of steady precession kinematic conditions are here obtained for both large and small displacements. Dynamic analysis in the small displacement case is then tested against a complete nonlinear simulation model, previously used for studies on flywheel bus dynamics. Whirling and critical speeds are obtained and discussed.

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Sommario I sistemi contenitore-volano possono essere montati sui veicoli terrestri in vari modi, tali da permettere spostamenti relativi al veicolo più o meno grandi.Nel presente lavoro viene studiata la cinematica del moto precessionale uniforme, nel caso sia di grandi sia di piccoli spostamenti.Nel caso di piccoli spostamenti si ottiene una soluzione analitica per la dinamica precessionale del sistema; viene approfondito il caso della precessione sincrona concorde con la rotazione del volano, detta «velocità critica».La soluziòne analitica è verificata per confronto con la soluzione numerica effettuata mediante un modello non lineare a sei gradi di libertà.

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One-dimensional unsteady flows of solid-liquid suspensions

Summary The partial differential equations governing the unsteady one-dimensional motion of a solid-liquid mixture in an elastic tube are derived and applied to the problem of pressure surge generation resulting from rapid flow shutdown. The momentum exchange between the phases is then assumed to be simply proportional to the relative velocity of the phases, as correct in the case of slow relative motion. This assumption permits a closed form solution of the problem by a Laplace transform technique. The physically meaningful boundary condition is assumed to be that of vanishing velocity for the fluid phase at the valve. This leads to an initial overshoot of the pressure if the density of the liquid is larger than that of the solid, at variance with previous results of Wood and Kao. Another result is that the presence of a transient in the time evolution of the pressure, discovered by the latter authors, does not play an important role in applications dealing with long tubes. This is proved by both asymptotic estimates and numerical results.

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Sommario Si ricavano le equazioni a derivate parziali che reggono il moto unidimensionale non stazionario di una miscela solido-liquido in un tubo elastico e le si applicano al problema dell'aumento di pressione prodotto da una brusca interruzione di corrente. Lo scambio di quantità di moto fra le fasi viene ritenuto semplicemente proporzionale alla loro velocità relativa, come è accurato nel caso di piccoli valori di quest'ultima. Questa ipotesi permette di ottenere una soluzione analitica del problema per mezzo della trasformata di Laplace. Si fa anche l'ipotesi che la condizione al contorno fisicamente significativa sulla valvola di chiusura sia quella di annullamento della velocità della fase fluida. Questo porta a un massimo iniziale di pressione nel caso in cui la densità del liquido sia maggiore di quella del solido, a differenza da quanto ottenuto da Wood e Kao. Un altro risultato è che la presenza di un transiente nell'evoluzione temporale della pressione, scoperto da questi autori, non gioca un ruolo importante nelle applicazioni relative a tubi sufficientemente lunghi. Questo risultato viene dimostrato sia per mezzo di stime asintotiche sia per mezzo di calcoli numerici.

     

Active Longitudinal Control of Wind-Induced Oscillations of a Suspended Cable

Abstract. Active control of oscillations of a suspended cable under transversal wind, described by a constant term and a fluctuating turbulent component, is dealt with. Control of transversal in-plane and out-of-plane oscillations is performed by imposing a longitudinal motion to one support; the control law depends, linearly or quadratically, on measures of displacement and velocity of a selected point. First, the steady-state oscillations around the planar static configuration, determined by the wind constant component, under sinusoidal in-plane and out-of-plane loading are studied, showing the nonlinear behaviour in the regions of primary and parametric resonance and the effects of the control action. Afterwards, attention is focused on the response of the cable to transversal wind turbulence, whose fluctuating component is described by a random process with an assigned spectral density. The effectiveness of longitudinal control is analysed by means of numerical investigations.Sommario. Si analizza il controllo attivo delle oscillazioni di un cavo sospeso, sottoposto all'azione di un vento agente in direzione ortogonale al piano del cavo e descritto mediante un termine di carico costante ed una componente variabile di turbolenza. Il controllo delle oscillazioni piane e spaziali viene realizzato mediante spostamento longitudinale di uno degli appoggi; la legge di controllo dipende linearmente o quadraticamente da misure di spostamento e velocità di un punto prescelto. In una prima fase, vengono studiate le oscillazioni stazionarie sotto carichi sinusoidali agenti rispettivamente nel piano e fuori del piano del cavo, intorno alla configurazione di equilibrio statico determinata dalla presenza della componente costante del vento, mostrando il comportamento nonlineare nelle regioni di risonanza primaria e parametrica e gli effetti dell'azione di controllo. Successivamente, si focalizza l'attenzione sulla risposta del cavo alla componente trasversale di turbolenza del vento, la quale è descritta da un processo stocastico a media nulla con densità spettrale assegnata. L'efficacia del controllo viene analizzata attraverso un'indagine numerica.     

A research on the problem of the motion of a rigid body with quasi gyroscopic structure and variable mass,free in space

Summary The problem of the motion of a rigid body, with variable mass, free in space is considered. The problem is studied starting from the Eulerian differential equations, which are modified in relation to the variability of the mass and of the principal moments of inertia.The case of the quasi-gyroscopic structure of the vehicle is considered and the problem of motion using Poincarè's variational equations of the Eulerian dynamical equations is studied. The external moments depend on time only. The variational equations are solved and the stability of the movements considered is demonstrated.

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Sommario Si prende in considerazione il problema del moto di un corpo rigido di massa variabile libero nello spazio. Ciò partendo dalle equazioni differenziali euleriane corrette per effetto della variazione della massa e dei momenti principali d'inerzia. Nella aprossimazione in cui è valida una tale impostazione, si suppone esista una piccola differenza fra i due primi momenti principali d'inerzia del corpo, cioè che il corpo stesso sia a struttura quasi giroscopica. I momenti sollecitanti vengono supposti dipendenti dal solo tempo. Si risolvono le equazioni alle variazioni e si fa vedere che le variazioni si mantengono sempre piccole nel tempo, consentendo così di concludere per una affermazione di stabilità dei moti nel caso a struttura giroscopica.

     

On physical foundations of plasticity

Complexity of plastic response is caused by the fact that plastically deformed solids are composites with a changing structure. At the mesoscale (m) a pattern of high and low dislocation density regions is spontaneously formed. The evolution of the composite structures is treated as a consequence of the structuralization process governed by four types of mechanisms: (i) the overproduction of dislocation, (ii) the screening of their elastic fields, (iii) the formation of dipolar dislocation patterns, (iv) the instability transition leading to the formation of subgrain boundaries, dislocation grids, microshear bands, or persistent slip bands. The proposed theoretical model consists of the balance law for the dislocation density of stored dislocations, the relations which determine the average shape of glide dislocations, and the continuum mechanics equations for stress and strain. To demonstrate the capacity of the model some available solutions simulating the mesoscale structure evolution are briefly reviewed.

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Sommario La complessità della risposta plastica è dovuta al fatto che i solidi soggetti a deformazioni plastiche sono corpi compositi di struttura variabile. A mesoscala (m) si forma spontaneamente un insieme di regioni di alta e bassa densità di dislocazioni. Si tratta il comportamento delle strutture composite come conseguenza di un processo di strutturalizzazione governato da quattro tipi di meccanismi: (1) sovrapproduzione di dislocazioni; (2) la schermatura del loro campo elastico;(3) la formazione di tipi di dislocazioni dipolari;(4) transizione di instabilità. Il modello teorico proposto è composto dalle equazioni di bilancio per la densità di dislocazione delle dislocazioni immagazzinate, dalle relazioni che determinano l'andamento medio delle dislocazioni di scorrimento e dalle equazioni della meccanica dei continui per sforzi e deformazioni. Per controllare la validità del modello, si riesaminano brevemente alcune soluzioni conosciute che simulano l'evoluzione della struttura a mesoscala.