Couette-Poiseuille flows and their stability in anisotropic M.H.D.

Summary We determine the M.H.D. laminar steady flows in a plane layer with rigid and conducting walls, taking into account the Hall and ion-slip currents. We study the non linear stability in the means of these motions in the class of laminar perturbations.

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Sommario Si determinano i moti magnetoidrodinamici stazionari in uno strato piano con pareti rigide conduttrici, in presenza delle correnti di Hall e di ion-slip, e si studia la stabilità non lineare in media di questi moti nella classe delle perturbazioni laminari.

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Work performed under the auspices of G.N.F.A.-C.N.R., Italy.     

Extension to continua of some minimum theorems in elastoplastic theory

Summary A study of the response of a continuum to given loads is carried out assuming a piecewise linear yield locus, normality, non-interacting yield planes and linear strain bardening. Minimum properties are determined for the plastic strain rates in the incremental case and for plastic strains satisfying holonomic and non-holonomic stress-strain laws, thus extending to continua the minimum properties determined elsewhere for discrete structural linear hardening systems.

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Sommario Si studia la risposta di un generico continuo soggetto ad assegnati carichi quando per il materiale sì assumano le ipotesi di assenza di interazione e di normalità. Introdotto un funzionale delle deformazioni plastiche incrementali e delle deformazioni plastiche soddisfacenti leggi di scorrimento olonomo ed anolonomo, si determinano delle proprietà di minimo che estendono al continuo alcuni teoremi di minimo per sistemi strutturali discreti.

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Study supported by the C.N.R. (Plasticity Group).     

Heat and “fictitious” forces in variable rest mass relativistic dynamics

Summary On the basis of the relativistic generalization of the classical variable mass equation, denoted as convective model, it is shown that the energy equation following from the general four-momentum conservation law can be interpreted in a natural way as an energy conservation law of both mechanical and thermal energy. The results are connected with the usual formulation of the point particle dynamics with variable rest mass.

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Sommario Sulla base della generalizzazione relativistica delle equazioni classiche del moto di una particella con massa variabile, generalizzazione che verrà denominata « modello convettivo », si mostra che l'equazione dell'energia che consegue dalla legge generale di conservazione del tetraimpulso può essere interpretata in modo naturale come la legge di conservazione dell'energia sia di natura meccanica che termica. I risultati ottenuti vengono ricollegati con la formulazione usuale della dinamica relativistica di una particella con massa di riposo variabile.

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This work was done in the sphere of activity of the C.N.R. groups for mathematical research.     

Discontinuity wave propagation in continua with dislocations

Summary The problem of discontinuity wave propagation is treated for an elastic body with a continuous distribution of dislocations and explicit values for speeds are obtained.

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Sommario Nell'ambito della teoria dei continui elastici con una distribuzione continua di dislocazioni viene affrontato il problema della propagazione di onde ordinarie di discontinuità e vengono dati esplicitamente i valori delle velocità.

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Work done in the sphere of activity of the G.N.F.M. of Italian C.N.R.     

Instability of struts subject to radiant heat

Summary Two model struts subject to an axial force and to radiant heat parallel to the axis are studied dynamically. The elastic and thermal deformations of the strut are lumped in one or two cells; the heat absorbed by each cell and the consequential thermal deformation depend on its rotation. Thermal inertia is neglected, while a viscous damping is introduced.The possible exchange of energy between the strut and the surrounding world leads to a non-conservative mechanical problem. The stability of equilibrium of the original strut position is investigated by the kinetic method, and the zones of stability (bounded perturbed motion), static instability (divergent motion) and dynamic instability (flutter) are found and plotted in some cases, in function of axial load and radiant heat intensity.

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Sommario Si studiano due modelli di asta soggetti a una forza assiale ed a calore radiante parallelamente all'asse. Le deformazioni termiche ed elastiche dell'asta sono concentrate in uno o dueconci di lunghezza trascurabile rispetto a quella dei tratti rigidi costituenti l'asta stessa. La quantità di calore assorbita da ciascun concio deformabile e la sua conseguente deformazione termica dipende dalla sua rotazione. Si trascura l'inerzia termica, mentre si introduce uno smorzamento viscoso.La possibilità di scambio di calore tra l'asta ed il mondo circostante conduce a un problema meccanico non-conservativo. Pertanto, la stabilità dell'equilibrio dell'asta nella sua posizione iniziale è investigata con il metododinamico (ocinematico), cioè studiando le caratteristiche del moto susseguente ad unaperturbazione dell'equilibrio stesso. Si individuano così le zone di stabilità (moto limitato), instabilità statica (moto monotonicamente crescente o motodivergente) e instabilità dinamica (moto oscillatorio di ampiezza crescente, oflutter), riportandole in diagramma per alcuni casi numerici, in funzione del carico e dell'intensità della sorgente di calore.

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Paper presented at the 12th International Congress of Applied Mechanics; Stanford, California; 26–31 August 1968.

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(presently, on leave at the Division of Engineering, Brown University, Providence, R. I.).     

Boundedness,continuity, positivity and dominance of the solution of the neutron boltzmann equation

Summary In this paper the behavior of the solution of the integral form of the neutron transport Boltzmann equation is investigated for slab and sphere geometry. The study of the properties of the integral transport operator K leads to interesting results concerning the following subjects: boundedness, continuity and positivity of the total flux; existence of a dominant critical eigenfunction; spectral properties of K; dependence of the critical eigenvalue on the dimensions of slab and sphere; uniform convergence of the Neumann series in subcritical conditions; approach to the criticality; summability of the solutions and neutron conservation.

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Sommario In questo lavoro viene esaminato il comportamento della soluzione della forma integrale dell'equazione di Boltzmann del trasporto dei neutroni nel caso di una lastra piana e di una sfera. Lo studio delle proprietà dell'operatore integrale del trasporto K porta ad interessanti risultati riguardanti i seguenti argomenti: limitatezza, continuità e positività del flusso totale; esistenza di una autofunzione dominante critica; proprietà spettrali di K; dipendenza dell'autovalore critico dalle dimensioni della lastra piana e della sfera; convergenza uniforme della serie di Neumann in condizioni sottocritiche; avvicinamento alla criticità; sommabilità delle soluzioni e conservazione dei neutroni.

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Work performed under contract C.N.R.     

Shock structure for heat conducting and viscid fluids

Summary The structure of plane steady shock waves is investigated for a class of theories of heat-conducting and viscid fluids which avoid the well-known difficulties of the Navier-Stokes-Fourier equations for high-frequency sound waves and acceleration waves.It is demonstrated that a unique continuous and stable shock structure exists only for sufficiently low Mach numbers.

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Sommario Si studia la struttura delle onde d'urto piane in una classe di teorie dei fluidi dissipativi che risolvono le note difficoltà delle equazioni di Navier-Stokes-Fourier per le onde sonore di alta frequenza e per le onde d'accelerazione.Si dimostra che una soluzione unica, continua e stabile esiste solo per numeri di Mach sufficientemente piccoli.

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Research supported by C.N.R., G.N.F.M.     

Vibrations,stability and general solution for the duffing and other non linear equations

Summary A general procedure is developed in order to calculate the vibratory motions of non linear systems with one degree of freedom. The vibration is considered as an infinite sequence of increasing and decreasing half-waves, for each of wich time and deplacement are considered as initial data, with initial velocity zero. Recurrent formulae giving the initial data for each half-wave as a function of those relative to the preceeding half-wave are calculated. This procedure is applied to the Duffing equation and leads to study of the powers of a matrix, whose behaviour, when the exponent goes to infinity, determines the character of stability or instability or asymptotic periodicity of the solution.

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Sommario Viene impostata una metodologia generale atta a calcolare i moti vibratori dei sistemi non lineari con un grado di libertà. Il moto vibratorio viene considerato come una successione infinita di semionde crescenti e decrescenti, per ciascuna delle quali il tempo e lo spostamento vengono considerati come dati iniziali, con velocità iniziale nulla. Vengono poi ricavate le formule ricorrenti che forniscono i dati iniziali di ogni semionda in funzione di quelli relativi alla precedente. Il procedimento viene applicato alla equazione di Duffing e porta allo studio delle potenze di una matrice, il cui comportamento quando l'esponente tende ad infinito determina il carattere di stabilità, o instabilità, o periodicità asintotica della soluzione.

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This research was conductes as an activity of the Italian Research Council, C.N.R., G.N.F.M.     

Present status of Flight and Space Mechanics

Summary The most important applications of Mechanics to flight and space problems are critically examined from the engineer's point of view. In particular the present status of knowledge of the determination of flight paths stability and control characteristics is analyzed on the basis of experimental methods applied to resolving engineering problems of Flight and Space Mechanics.

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Sommario Dopo aver brevemente esaminato le più importanti applicazioni della Meccanica ai problemi di Ingegneria del volo aereo e spaziale si analizza criticamente da un punto di vista sostanzialmente applicativo lo stato attuale delle conoscenze relativo allo studio del moto delle aerodine, ai problemi di stabilità e di pilotaggio ed allo sviluppo delle tecniche sperimentali più diffusamente impiegate per la risoluzione dei problemi di Meccanica del volo di maggiore interesse pratico.

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Inaugural Lecture of National Congress 1967 of A.I.D.A. (Associazione Italiana di Aerotecnica), Milano, October 5–8, 1967.     

On wave propagation in thermoelastic solids whose polarization quadric is an ellipsoid of revolution

Summary The propagation of plane waves of first and second order is considered for a thermoelastic solid characterized by Tolotti's isothermal potential. The variation of their amplitude in the time is also studied. In particular, thermodynamic influences on the behavior of the first order waves as well as the case when these plane waves are material surfaces are examined.

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Sommario Si studia la propagazione di un'onda piana sia del primo che del secondo ordine in solidi termoelastici comprimibili assumendo il potenziale isotermo proposto da C. Tolotti. Si determina inoltre la variazione nel tempo dell'ampiezza delle onde. In particolare per l'onda del primo ordine si esaminano le influenze termodinamiche sul fenomeno e si considera la possibilità che la superficie di discontinuità sia materiale.

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Work performed under the auspices of: Gruppo Nazionale perla Fisica Matematica del CNR presso l'Istituto di Matematiche Applicate U. Dini della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Pisa.     

Group analysis and similarity solutions of the compressible boundary layer equations

Summary In this paper the application of Lie's methods to the equations of the laminar boundary layer is discussed. The momentum and energy equations in Prandtl's form are considered for a steady, viscous, compressible laminar flow with non zero pressure gradient, variable viscosity and thermal conductivity. Group analysis yields similarity solutions for given pressure distributions and particular values of the invariance group parameters (group classification). Crocco's transformation is obtained for the infinite-dimensional group of the Lie's algebra admitted by the equations.

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Sommario In questa nota si applicano i metodi di Lie alle equazioni dello strato limite laminare nella forma di Prandtl per un fluido viscoso, compressibile, con gradiente di pressione non nullo e con viscosità e conducibilità termica variabili. L'analisi gruppale fornisce soluzioni di similarità per date distribuzioni di pressione e valori particolari dei parametri del gruppo di invarianza. La trasformazione di Crocco si ottiene in corrispondenza della parte infinito-dimensionale dell'algebra di Lie ammessa dalle equazioni.

     

On the formal structure of continuum mechanics Part I: Deformation theory

Summary The purpose of this and of following papers is to give an operator form to the equations of statics of continuous media in the case of small deformations (linear case) and of large deformations (non linear), aiming to obtain a unitary view of many known results in linear and nonlinear mechanics. In this paper an operator version of compatibility equations for large deformations, is given introducing a nonlinear operator that will be shown to be of the potential type. Some new results follow, namely a variational formulation of compatibility conditions extending a similar result obtained by the author in the small deformation theory. This formulation in three-dimensional space is similar to that of Einstein describing the gravitational field in space-time. An operational version of Bianchi's identities and a construction of boundary compatibility conditions are also given.

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Sommario In questa nota e in altre che seguiranno ci si propone di dare una versione operatoriale delle equazioni della statica dei continui deformabili sia a piccole deformazioni (caso lineare) che a deformazioni finite (non lineare), al fine di ottenere una visione unitaria di molti risultati noti nella meccanica lineare e non lineare. In questa nota si dà forma operatoriale alle condizioni di congruenza per deformazioni finite, introducendo un operatore nonlineare che sarà mostrato essere di tipo potenziale. Di qui seguono alcuni risultati nuovi: la formulazione variazionale delle condizioni di compatibilità che estende un risultato precedente dell'autore nella teoria delle piccole deformazioni. Questa formulazione nello spazio geometrico tridimensionale è del tutto identica a quella di Einstein che descrive il campo gravitazionale nello spazio-tempo. Si da altresì interpretazione operazionale alle identità di Bianchi e una costruzione delle condizioni di congruenza al contorno.

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This work has been supported by C.N.R.     

A method for approximate solutions of stationary creep problems

Summary The paper presents a matrix method for the stationary creep analysis of structures.The method implies discretization of the system, piecewise linearization of the (generalized) stress-strain rate laws, some linear elastic calculations which are useful also for other purposes, and the solution of a quadratic program. The procedure adapts to various degrees of accuracy, and is highly suitable for computers.

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Sommario Si propone un metodo matriciale per lo studio di strutture in fase di scorrimento viscoso stazionario. Il metodo comporta discretizzazione della struttura e linearizzazione a tratti delle leggi di deformabilità degli elementi, richiede calcoli elastici lineari, utili anche ad altri scopi, e la risoluzione di un programma quadratico. Il procedimento presenta notevole adattabilità a vari gradi di approssimazione e si presta particolarmente all'uso di mezzi automatici di calcolo.

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The results presented in the paper form part of a series of studies supported by the National (Italian) Research Council (C.N.R.).     

Mass transport in progressive water waves

Summary An experimental investigation evidenciated drift profiles in agreement with those predicted by the theory of progressive waves in viscous fluid.

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Sommario Si presenta una conferma sperimentale delle previsioni relative alle velocità di trasporto per le onde liquide progressive.

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Research sponsored by the ENEL, Ente Nazionale per l'Energia Elettrica.     

Stress analysis for a class of membrane shells

Summary A stress analysis is carried out for a class of membrane shells, which comprises as a special case a hyperbolic paraboloid, and which seems to have architectural interest.

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Sommario Si studia lo stato di stress (del tipo di membrana) in una classe di volte, che comprende come caso speciale il paraboloide iperbolico.

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The results communicated in this paper were obtained during some research work carried out in collaboration with the Istituto di Scienza delle Costruzioni, Facoltà di Architettura del Politecnico di Torino. Fig. 1 shows a model built at that Institute.     

Bifurcation problems in fluid-mechanics

Summary A general perturbation technique for dealing with nonlinear problems in the neighborhood of branching points is presented. The general method is then applied to the treatment of several problems in fluid mechanics, i. e. shock waves in an inviscid and a viscous gas, shock structure in kinetic theory, shock waves in mixtures and ionized gases, onset of instabilities in a fluid.

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Sommario Si espone un metodo perturbativo di carattere generale che permette di trattare problemi nonlineari nell'intorno dei punti di biforcazione. Si applica poi il metodo generale alla trattazione di diversi problemi di meccanica dei fluidi e precisamente alle onde d'urto in gas ideali e viscosi, alla struttura delle onde d'urto secondo la teoria cinetica dei gas, alle onde d'urto in gas ionizzati e miscele e all'insorgere di instabilità in un fluido.

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This work was done in the sphere of activity of the C.N.R. Group for mathematical research.     

On the acceleration of rotors through their critical speed

Summary In extension to previous studies on the influence of external viscous damping and elastic hysteresis on the transient motion of a rotor as it passes through its critical velocity, this paper reports diagrams of the deflection and of its angular velocity obtained from new IBM7040 tabulations. The theoretical results are compared with the experimental results observed on a model.

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Sommario Nel presente lavoro vengono esposti i risultati di una trattazione analitica del problema dell'avviamento di un rotore con passaggio attraverso la velocità critica flessionale, che tiene conto degli smorzamenti esterni e dell'isteresi elastica dell'albero, e che è stata oggetto di precedenti ricerche. Vengono forniti diagrammi dell'ampiezza della freccia e della sua velocità angolare ottenuti mediante nuove tabulazioni effettuate con calcolatore IBM7040. Da ultimo si confrontano i risultati analitici con quelli sperimentali osservati su un modello appositamente realizzato.

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Study conducted under the auspices of the Consiglio Nazionale delle Ricerche.     

Oil whirl of rotors. Part II: Horizontal shafts

Summary Pursuing the research began in [2], we examine here the stability of the steady rotations of a heavy horizontal shaft supported on plain short lubricated bearings, under conditions where cavitation occurs in the lubricant. A complete linearized analysis is first carried out; its results are confirmed by numerical analysis of the full non linear equations of motion.

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Sommario Proseguendo nello studio iniziato in [2], viene ora esaminata la stabilità delle rotazioni permanenti di un albero orizzontale pesante ruotante su cuscinetti lubrificati corti e con cavitazione. La ricerca inizia con una analisi completa delle oscillazioni incipienti che si ottengono linearizzando le espressioni delle forze dovute al lubrificante nell'intorno delle condizioni di regime; successivamente vengono esposti i risultati di uno studio numerico delle equazioni non lineari.

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On the energy method in the non-linear theory of thin plates

Summary The equilibrium configuration of a thin plate under normal pressure is studied. A variational non-linear treatment of the problem is considered, taking into account the bending stresses and allowing large deflections.Existence, uniqueness, and regularity of solutions are obtained.

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Sommario Si studia il problema non lineare della configurazione di equilibrio di una piastra sottile caricata normalmente nel suo piano medio, tenendo conto delle tensioni di natura flessionale e in un regime di spostamenti moderatamente grandi.Con una tecnica variazionale si studiano l'esistenza, l'unicità, e la regolarità delle soluzioni del problema.

     

Efficient high order finite elements for shells

Summary In the vicinity of structural discontinuities such as cut-outs, stiffeners and support attachments high order polynomials approximate the peak stresses occurring there better than conventional low order ones, provided only the minimal continuity requirements are enforced.When transverse shear energy is neglected, C ¹ continuity (continuity of both functional values and normal derivatives along interelemental boundaries) and no more than C ¹ continuity has to be enforced. In particular continuity of second derivatives at vertices must be avoided.Here a family of C ¹ triangular elements with arbitrary order of polynomial interpolation is created. The algorithm has been devised in such a way that convergence to the correct solution can be seeked by increasing the polynomial degree instead of decreasing the element size. This process becomes now as inexpensive as possible and particularly suited for automation.

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Sommario Nei pressi di discontinuità strutturali (aperture, intagli, nervature, ecc.) polinomi di grado elevato approssimano le concentrazioni di sforzo meglio degli usuali polinomi di basso grado, purchè la continuità interelementare non ecceda i requisiti variazionali. Perciò nella teoria di Kirchoff solo la continuità C ¹ (continuità della funzione e delle sue derivate prime) deve essere soddisfatta. In particolare la continuità delle derivate seconde ai vertici deve essere evitata.Nella nota si crea una famiglia di elementi triangolari di continuità C ¹ e con arbitrario grado dei polinomi interpolanti. L'algoritmo consente il calcolo sul medesimo reticolo di una sequenza di soluzioni di crescente accuratezza aumentando il grado dei polinomi approssimanti.La ricerca della convergenza diventa molto meno onerosa ed è suscettibile di automatizzazione.

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Paper presented at the EUROMECH 66 Colloquium, Warsaw, September 1975. Research partially supported by the Consiglio Nazionale delle Ricerche (C.N.R.)