Simple waves and shock waves in a thin prestressed elastic rod

Zusammenfassung Ein halb-unendlicher dünner elastischer Stab wird einer monoton ansteigenden Störung am freien Ende unterworfen. Die unstetige Wellenbewegung für endliche Verzerrungen wird untersucht, und die Bedingungen zur Bildung von Stössen werden aufgestellt. Eine implizite Lösung für die Wellenbewegung im Gebiete einfacher Wellen wird mittels der Methode der Charakteristiken erhalten. Eine andere und explizite Lösung in diesem Gebiete wird gefunden durch Anwendung der Theorie sich fortpflanzender Diskontinuitätsflächen, als eine Taylor-Reihe um die Ankunftszeit der Wellenfront. Es wird gezeigt dass der Koeffizient des ersten Gliedes in der Entwicklung eine Lösung für eine homogene nichtlineare gewöhnliche Differentialgleichung ecster Ordnung darstellt. Die übrigen Koeffizienten befriedigen lineare, jedoch inhomogene gewöhnliche Differentialgleichungen mit veränderlichen Koeffizienten. Für den Fall einer rampenartigen Belastung und für Stossbildung an der Wellenfront wird für schwache Stösse durch Anwendung einer Methode von Friedrichs die Vereinigung von einfachen Wellen untersucht. Als Beispiel wird die Entlastung eines Stabes betrachtet, der einer anfänglichen Dehnung von 50% unterworfen ist.     

A tenth-order theory of stretching of transversely isotropic sheets

Summary The problem of determining three-dimensional Poisson's ratio effect corrections for two-dimensional plane stress theory is solved approximately by assuming equilibrium stress systems with parabolic variations in thickness direction of the primary face-parallel stresses. An application of a variational theorem for stresses and displacements is shown to lead to a tenth-order system of two-dimensional differential equations for stress measures and certain weighted averages of displacements components. It is further shown that the solution of the tenth-order system can be expressed in terms of a bi-harmonic function, in conjunction with the solutions of one second-order and one fourth-order differential equation, involving Laplace operators only.

---

Zusammenfassung Das Problem der drei-dimensionalen Korrekturen für die zwei-dimensionale Theorie des ebenen Spannungszustandes wird, durch die Anwendung eines Variationsprinzips für Spannungen und Verschiebungen approximativ auf ein zwei-dimensionales Problem von zehnter Ordnung reduziert. Es wird weiterhin gezeigt das die Lösung dieses Systems ausgedrückt werden kann durch eine Bi-Potential-Funktion, zusammen mit der Lösung einer Gleichung zweiter Ordnung, und der Lösung einer Gleichung vierter Ordnung, die beide nur Laplace Operatoren enthalten.

     

On axisymmetric stokes flow past a torus

A method is presented for determining the exact solution of the Stokes equation for axisymmetric streaming flow past a torus. By solving directly for the velocity and pressure fields rather than introducing a stream function, the problem is reduced to the solution of a second order difference equation for a coefficient sequence. The force acting on the torus is evaluated for a number of values of the parameter defining the torus geometry.

---

Zusammenfassung In dieser Arbeit wird eine Methode entwickelt um die exakte Lösung der Stokes' schen Gleichung für einen axisymmetrischen Fluss um einen Torus zu erhalten. Indem man direkt Geschwindgkeits- und Druckverteilung ausrechnet (statt eine Stromfunktion einzuführen) wird das Problem auf die Lösung einer Differenzengleichung zweiter Ordnung für eine Folge von Koeffizienten reduziert. Die am Torus wirksame Kraft wird dann für mehrere Parameterwerte der Torusgeometrie bestimmt.

     

A second order solution for the non-equilibrium flow of a relaxing gas in a plane expansion

Zusammenfassung Um eine analytische Lösung zu erhalten, welche Effekte der endlichen Entropie- und Wirbelstärkeerzeugung berücksichtigt, ist die linearisierte Theorie formell durch Einbeziehung von Grössen zweiter Ordnung erweitert worden. Anwendungen sind gegeben für den Fall einer ebenen Expansionsströmung eines harmonisch relaxierenden Gases, das sich nicht im Gleichgewicht befindet. Die Theorie zweiter Ordnung zeigt eine Verbesserung gegenüber der ersten Ordnung in der Voraussage der Zustandsgrössen entlang der Wand. Insbesondere wird eine Abschätzung der Abweichungen der asymptotischen Wandwerte des Druckes, der Temperatur usw. vom entsprechenden Gleichgewichtswert für unendliche Reaktionsgeschwindigkeiten ermöglicht.     

Free convection from a line source of heat

Zusammenfassung Von der wohlbekannten exakten Lösung der Differentialgleichung für die laminare, frei konvektive Strömung über einer eindimensionalen Wärmequelle mit Prandtl-Zahl 2 ausgehend, arbeiten wir eine Korrektur erster Ordnung in kompakter Form für Prandtl-Zahlen in der Umgebung von 2 aus.     

Discrete methods for boundary value problems with applications in plate deflection theory

In this report we survey numerical techniques of order 2, 4 and 6 for the solution of a two-point boundary value problem associated with a fourth-order linear ordinary differential equation. A sufficient condition guaranteeing a unique solution of the boundary value problem is also given. Numerical results are tabulated for two typical numerical examples and compared with some known methods including the shooting technique employing the classical fourth-order Runge-Kutta method.

---

Zusammenfassung In dieser Arbeit werden numerische Methoden der Ordnung 2, 4 und 6 untersucht zur Lösung eines Zwei-Punkt Randwertproblemes für eine gewöhnliche lineare Differentialgleichung vierter Ordnung. Es wird eine hinreichende Bedingung gegeben die die eindeutige Lösung der Randwertaufgaben gewährleistet. Tabellen der numerischen Resultate werden für zwei typische Beispiele angegeben und mit gewissen bekannten Methoden verglichen, einschliesslich der Einschiess-Technik die die klassische Runge-Kutta Methode vierter Ordnung benützt.

     

Flow due to an oscillatory free stream past a rotating disk

Summary In this paper, an exact solution of the Navier-Stokes' equations for the flow due to the harmonic oscillations of a free stream past a rotating disk is presented. The differential equations for this flow, valid for all amplitudes and frequencies of oscillations, are obtained. Analytical-numerical solutions are developed for low and high frequency of oscillations and enough numbers of terms are used in the calculation to give the solution a satisfactory accuracy over the entire flow region.

---

Zusammenfassung In dieser Arbeit wird eine exakte Lösung der Navier-Stokes' schen Gleichungen für die durch die harmonischen Schwingungen einer freien Strömung an einer rotierenden Scheibe verursachte Strömung angegeben. Die Differentialgleichungen für die Strömung, gültig für alle Amplituden und Oszillations-frequenzen, werden erhalten. Analytisch-numeriche Lösungen werden für hohe und niedrige Oszillations-frequenzen entwickelt und eine genügende Anzahl von Gliedern wird in der Berechnung gebraucht, um der Lösung eine befriedigende Genauigkeit über den ganzen Strömungsbereich zu geben.

     

Second-order effects in problems for a class of elastic materials

For a special class of elastic materials, the inverse deformation is always possible in the same material. This result is used to simplify the determination of second-order effects in problems for this special class. The second-order solution for indentation of a half-space by a smooth rigid sphere is determined. For indentation by a flat-ended circular punch it is found that the second-order solution for compressible materials is physically inadmissible, while the solution for incompressible materials involves a concentrated line load at the edge of the punch. A rigid spherical inclusion embedded in an elastic matrix with uniform stresses at infinity is considered, and the interface stresses are found to second order.

---

Zusammenfassung Für seine Sonderklasse von elastischen Stoffen ist die inverse Verformung für das gleiche Material immer möglich. Dieses Resultat wird angewendet, um bei Problemen mit dieser Sonderklasse von Materialien die Ermittlung von Effekten zweiter Ordnung zu vereinfachen. Die Lösung zweiter Ordnung für das Kontaktproblem zwischen einem Halbraum einer glatten starren Kugel wird hergeleitet. Bei dem Kontaktproblem mit dem kreiszylindrischen starren Stempel findet man, daß die Lösung zweiter Ordnung mit kompressiblem Material physikalisch unzulässig ist, während für das inkompressible Material am Rand des Stempels eine konzentrierte Linienlast entsteht. Schließlich wird eine starre kugelförmige Inklusion betrachtet, welche in einer elastischen Matrix mit gleichförmig verteilten Spannungen im Unendlichen eingebettet ist. Die Spannungen am Rand der Inklusion werden bis zur zweiten Ordnung hergeleitet.

     

Effects of high electrical conductivity in two-dimensional plasma flows

Zusammenfassung Der Einfluss endlicher elektrischer Leitfähigkeit auf die Kopplung zwischen Magnet-feld und Geschwindigkeitsvektor in einer ebenen, sonst dissipationsfreien Plasmaströmung wird theoretisch untersucht. Die Strömungsgleichungen werden mittels Reihenentwicklung nach negativen Potenzen der (hohen) magnetischen Reynoldszahl linearisiert. Als Lösung nullter Ordnung wird eine stationäre, zweidimensionale, dissipationsfreie Strömung durcy einen parallelen Kanal verwendet, die zur Klasse der «aligned-flow» problems,vB ₀, gehört. Das linearisierte Gleichungssystem lässt sich mit Hilfe geeigneter Transformationen durch eine TRICOMISCHE Differentialgleichung samt Rand-und Anfangsbedingungen für nur eine Strömungsvariable des gestörten Problems ersetzen, die der Diffusion des Magnet-felds aufgrund der endlichen Leitfähigkeit durch einen inhomogenen Term Rechnung trägt. Zur Lösung dieser Gleichung wird ein Integraltransformationsverfahren angegeben, das für eine grosse Klasse von über den Kanal variablen Magnetfeldern nullter Ordnung anwendbar ist. Ein solcher Fall wird explizit behandelt und es wird gezeigt, dass durch die Lösung alle anderen Strömungsvariablen 1. Ordnung eindeutig bestimmt sind. Für den Fall konstanten Magnetfeldes in nullter Ordnung lässt sich der Kontakt mit bestehender einschlägiger Literatur herstellen.     

The vertical plate in laminar free convection: Effects of leading and trailing edges and discontinuous temperature

Summary For laminar free-convection flow past a heated vertical plate of finite length, the local asymptotic flow structure is studied in regions where the boundary-layer equations do not provide a correct approximation at large Grashof numbers. The leading-edge region is shown to contribute a secondorder term to the integrated heat transfer. An integral form of the energy equation permits calculation of this correction in terms of the second-order boundary-layer solution away from the edge, without knowledge of the flow details near the edge, which can be obtained only by solution of the full Navier-Stokes equations. Near the trailing edge and near a jump in the prescribed plate temperature the longitudinal pressure gradient is found to be important in a thin sublayer adjacent to the plate, and the transverse pressure gradient is important in the remainder of the boundary layer, each for a distance along the plate which is slightly larger in order of magnitude than the boundary-layer thickness. At the trailing edge the sublayer problem is nonlinear and cannot be solved analytically, but it can be shown that the local correction to the total heat transfer is of slightly larger order of magnitude than the leading-edge correction. It is pointed out that the trailing-edge flow is identical in form to the flow near the edge of a rotating disc in a stationary fluid. The temperature-jump problem is linear and a solution is given which shows how the singularity in streamline slope predicted by the boundary-layer solution is removed.

---

Zusammenfassung Bei laminarer natürlicher Strömung längs einer senkrecht stehenden endlichen geheizten Platte bei sehr grossen Grashof'schen Zahlen gibt es kleine Bereiche, bei denen die Grenzschichtgleichungen keine echte asymptotische Darstellung liefern. Im Vorderkantenbereich findet man ein Zusatzglied zweiter Ordnung für die gesamte Wärmeübertragung. Die Berechnung dieser Korrektur erfolgt durch eine Integralform der Energiegleichung, wobei nur die Lösung der Grenzschichtgleichung zweiter Ordnung fern von der Kante benützt wird, während die Kenntnis der Strömung in der Nähe der Kante nur durch eine Lösung der exakten Navier-Stokes'schen Gleichungen gefunden werden könnte. In der Nähe der Hinterkante und in der Nähe einer Diskontinuität der gegebenen Plattentemperatur wird das Längsdruckgefälle in einer dünnen Unterschicht wichtig; das Querdruckgefälle wird in dem restlichen Teil der Grenzschicht berücksichtigt, für eine Länge, deren Grössenordnung etwas grösser ist, als die der Grenzschichtdicke. Bei der Hinterkante ist das Unterschichtsproblem nicht linear, und es gibt keine analytische Lösung, aber man kann zeigen, dass die Grössenordnung der Korrektur der gesamten Wärmeübertragung etwas grösser ist als die Korrektur bei der Vorderkante. Die Strömung bei der Hinterkante ist dieselbe wie die Strömung bei der Kante einer rotierenden Scheibe in einer sonst ruhenden Flüssigkeit. Das Temperatur-Diskontinuitätsproblem ist linear, und eine Lösung ist hier gefunden worden, wodurch die von der Grenzschichttheorie gegebene Singularität (unendliche Quergeschwindigkeit) entfernt wird.

     

On the greedy solution in integer linear programming

A version of the greedy method not using any knapsack relaxation of the integer programming problem is considered in this paper. It is based on a natural partial ordering of the vectors. Our aim is to determine a large class of problems where the greedy solution is always optimal. The results generalize some theorems of an early paper of Magazine, Nemhauser and Trotter and at the same time show a connection between two different notions of combinatorics: the greedy method and the Hilbert basis.

---

Zusammenfassung In dieser Arbeit wird eine Version des Greedy-Algorithmus zur Lösung ganzzahliger linearer Optimierungsprobleme benutzt, die kein Rucksackproblem als Relaxation verwendet. Das Verfahren basiert auf der natürlichen partiellen Ordnung von Vektoren. Ziel der Arbeit ist es, eine möglichst große Problemklasse zu beschreiben, für die die Greedy-Lösung optimal ist. Die Ergebnisse verallgemeinern Sätze einer früheren Arbeit von Magazine, Nemhauser und Trotter und zeigen gleichzeitig einen Bezug zwischen zwei verschiedenen Gebieten der Kombinatorik auf: des Greedy-Verfahrens und von Hubert-Basen.

     

On the scattering of waves by a disk

Zusammenfassung Es wird gezeigt, dass das Problem, die Beugung einer ebenen Welle an einer kreisförmigen Öffnung oder Scheibe zu bestimmen, auf die Lösung von regulären Fredholmschen Integralgleichungen zweiter Art zurückgeführt werden kann. Die Lösungen dieser Integralgleichungen liefern uns für die Scheibe im Falle der Neumannschen Bedingung die radiale Variation der Unstetigkeiten der Wellenfunktion und im Dirichletschen Falle die Unstetigkeiten ihrer normalen Ableitung. Ist das Produkt von Öffnungsradius und Wellenzahl klein, so können die Integralgleichungen gelöst werden. Für die Ableitung der Integralgleichungen verwenden wir einerseits die Poissonsche Darstellung für die Wellenfunktion und andererseits die Fortsetzung der Helmholtzschen Darstellung in die komplexe Ebene.     

A generalized spherical harmonics solution basic to the scattering of polarized light

A generalized spherical harmonics solution for the azimuthally symmetric component of a Fourier representation of the vector of Stokes parameters basic to the scattering of polarized light in a plane-parallel layer is reported. The final result is continuous in both independent variables and is valid for a general class of scattering matrices. Computational aspects of the developed solution are discussed, and numerical results for the relevant Stokes vector are given for several realistic cases.

---

Zusammenfassung Es wird über eine verallgemeinerte Lösung in Kugelfunktionen berichtet für die azimutalsymmetrische Komponente der Fourier-Darstellung eines Vektors von Stokes-Parametern, die für die Theorie der Streuung von polarisiertem Licht in ebenen parallelen Schichten grundlegend ist. Das Endresultat ist kontinuierlich in beiden unabhängigen Veränderlichen und ist für eine allgemeine Klasse von Streumatrizen gültig. Rechnerische Aspekte der gewonnenen Lösung wurden diskutiert, und numerische Lösungen für den relevanten Stokes-Vektor werden für verschiedene realistische Fälle angegeben.

     

Pointwise estimates in a class of fourth order nonlinear elliptic equations

Summary The subharmonicity of a function, which is defined on solutions of a fourth order nonlinear elliptic differential equation, leads to estimates on the solution and the gradient and Laplacian of the solution at interior points in terms of values on the boundary.

---

Zusammenfassung Die subharmonische Eigenschaft von Funktionen, die durch die Lösungen von nichtlinearen elliptischen Differentialgleichungen vierter Ordnung bestimmt sind, führt zu punktweiser Abschätzung der Lösung, deren Gradienten, und Laplace Operatoren, abhängig von den Randwerten sind.

     

An oscillating plate in a binary mixture of hemihedral fluids

Summary The sinusoidal oscillations of an infinite plate in a mixture of two incompressible Newtonian hemihedral fluids are investigated. The solution is compared with the previously derived corresponding one for holohedral fluids.

---

Zusammenfassung Es werden die sinusförmigen Schwingungen einer unendlichen Platte in einer Mischung von zwei inkompressiblen Newtonschen hemiedrischen Flüssigkeiten untersucht. Die Lösung wird mit der früher erhaltenen entsprechenden Lösung für holoedrische Flüssigkeiten verglichen.

     

Approximate solution of the propagation of an axisymmetric blast wave generated by a finite spherical charge

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Ausbreitung starker Stosswellen in einem idealen Gas ohne innere Reibung und Wärmeleitung. Für den Fall einer axialsymmetrischen Strömung werden Ähnlichkeitstransformationen angegeben, welche die Eulerschen Gleichungen in sphärischen Polarkoordinaten auf ein System gewöhnlicher Differentialgleichungen reduzieren. Die klassischen Lösungen von SirG. I. Taylor sind in den angegebenen Transformationen enthalten.Es wird weiter gezeigt, dass der Ähnlichkeitsansatz keine exakte Lösung für den Fall einer von einer endlichen explodierenden Ladung erzeugten Stosswelle liefert, jedoch eine Näherungslösung gestattet.Numerische Ergebnisse für eine kugelförmige Stosswelle, erzeugt durch die Explosion einer endlichen Ladung, sowie für eine axialsymmetrische Stosswelle, erzeugt durch eine Punktladung endlicher Energie, werden mitgeteilt.     

Conservative similarity solutions of the one-dimensional autonomous parabolic equation

Summary conditions are established on the coefficient functions of the one-dimensional autonomous parabolic equation for the existence of conservative solutions in the first quadrant of the plane of the independent variables length and time. Such a solution is characterized by the condition that its integral over the length variable from zero to infinity exist and be independent of time. Those conservative solutions are considered which can be expressed by means of a dimensionless variable and a function of the time variable (similarity). For the case that the similarity relation is linear in the length variable, coefficient functions are specified that lead to conservative solutions.

---

Zusammenfassung Es werden Bedingungen aufgestellt über die Koeffizientenfunktionen der eindimensionalen, autonomen, parabolischen Gleichung für die Existenz konservativer Lösungen imersten Quadranten der Ebene der unabhängigen Variablen Länge und Zeit. Eine derartige Lösung ist dadurch charakterisiert, dass ihr Integral über die Längenvariable von Null bis Unendlich existiert und unabhängig von der Zeit ist. Es werden konservative Lösungen betrachtet, die mit Hilfe einer dimensionslosen Variablen ausgedrückt werden könen, die als Quotient einer Funktion der Längenvariablen und einer Funktion der Zeitvariablen definiert ist (Ähnlichkeit). Koeffizientenfunktionen, die zu konservativen Lösungen führen, werden für den Fall angegeben, dass diese Ähnlichkeitsbeziehung linear in der Längenvariablen ist.

     

Finite elastic deformations of bodies with irregular shapes

Zusammenfassung In der Theorie endlicher Deformationen elastischer Festkörper sind jene Probleme, für die exakte Lösungen verfügbar sind, beschränkt auf Körper, deren gespannte und entspannte Zustände durch Koordinatenflächen eines der bekannten und allgemein verwendeten Koordinatensysteme begrenzt sind, und die daher symmetrische Eigenschaften in hohem Grade besitzen. Diese Abhandlung entwickelt eine Methode, mit deren Hilfe man Lösungen für endliiche Deformationen erhalten kann, und zwar für Körper, deren nichtdeformierte Form eine Perturbation der nichtdeformierten Form eines anderen Körpers ist, für den eine endliche Deformationslösung schon verfügbar ist. Diese Methode wird verwendet zur Bestimmung einer Lösung zu dem Problem der endlichen Streckung und Torsion eines elliptischen Zylinders, dessen Verhältnis von Hauptachse zu Nebenachse nahezu eins ist. Im Weiteren erleichtert diese Methode eine Analyse des Problems einer endlichen Ausdehnung für zwei Fälle achsensymmetrischer Körper: 1. Der Körper ist ein Kreiszylinder in allen Punkten ausserhalb eines Streifens endlicher Länge, wo seine nichtdeformierte Form eine Perturbation des Kreiszylinders ist. 2. Der Körper wird erhalten durch Rotation einer Sinuskurve um die Symmetrieachse.     

The general solution to the classical problem of the finite Euler-Bernoulli beam

Summary An analytical solution is obtained for the problem of free and forced vibrations of a finite Euler-Bernoulli beam with arbitrary (partially fixed) boundary conditions. The effects of linear viscous damping, Winkler foundation, constant axial tension, a concentrated mass, and an arbitrary forcing function are included in the analysis. No restriction is placed on the values of the parameters involved, and the solution presented here contains all cited previous solutions as special cases.

---

Zusammenfassung Eine analytische Lösung wird angegeben für das Problem der freien und erzwungenen Schwingungen eines endlichen Euler-Bernoulli-Balkens bei beliebigen (teilweise fixierten) Randbedingungen. Die Einflüsse einer linearen Reibungsdämpfung, der Winkler-Einbettung, einer konstanten axialen Spannung, der konzentrierten Massen, sowie von beliebigen Anregungsfunktionen werden in der Lösung berücksichtigt. Es werden keine Einschränkungen bezüglich der Parameter des Problems angenommen, und die Lösung enthält alle früheren zitierten Lösungen als besondere Fälle.

     

Reciprocal relations in non-steady one-dimensional gasdynamics

Zusammenfassung Es werden Reziprozitätsbeziehungen für die kugelsymmetrische nichtstationäre Gasdynamik und für die eindimensionale nichtstationäre Strömung von Gasen unendlicher Leitfähigkeit unter dem Einfluss eines quergerichteten Magnetfeldes angegeben. Sodann wird ein Beispiel dafür angeführt, dass man durch Reziprozitätsbeziehungen aus einer bekannten Lösung vierparametrische Gruppen von neuen exakten Lösungen der Gasdynamik erzeugen kann.