Unbonded contact of a Mindlin plate on an elastic half-space

Summary In this paper a penalty formulation of the frictionless unilateral contact problem between an elastic rectangular plate and an elastic half-space is presented. In order to take into account the effects of the shear stress, the Mindlin plate model is analyzed. Some numerical results, obtained via finite elements, are given.

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Sommario In questo lavoro viene presentata una formulazione penalty del problema di contatto unilaterale senza attrito tra una piastra rettangolare elastica ed un semispazio elastico. Per la piastra si utilizza il modello di Mindlin, che consente di tener conto dell'effetto delle tensioni da taglio. Si forniscono alcuni risultati numerici ottenuti mediante discretizzazione agli elementi finiti.

     

Unilateral contact between a plate and an elastic foundation

Summary The unilateral frictionless contact between a plate and an elastic subgrade is examined. The foundation is modeled as an elastic half-space or as a Winkler subgrade. The variational formulations more convenient to get approximate solutions are presented. Furthermore the results of a numerical investigation relative to an axisymmetric circular plate are given.

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Sommario Si analizza il problema di contatto unilaterale senza attrito tra una piastra e una fondazione elastica. Per la fondazione si esaminano i modelli di semispazio elastico e di suolo alla Winkler.Vengono presentate le formulazioni variazionali più convenienti ai fini dell'approssimazione delle soluzioni col metodo degli elementi finiti e si illustrano alcuni risultati di un'indagine numerica per il caso di piastra circolare con carico assialsimmetrico.

     

The dynamical problem of an elastic plate resting on a two-parameter foundation which does not react in tension

Summary This paper analyzes the dynamic problem of an elastic plate which is unilaterally constrained by a two-parameter foundation of Pasternak of Hetényi type. It is assumed that no friction exists at the area of contact. A regularizing technique has been used both in formulating the problem and in the subsequent discussion. Some results of existence and uniqueness of the solution are given. In the application example described, a finite element approach is used to numerically analyze an axisymmetric circular plate. From the numerical results obtained, it can be observed how the solution is influenced by the principal parameters involved.

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Sommario Il lavoro esamina il problema dinamico di una piastra elastica vincolata unilatepalmente su una fondazione a due parametri del tipo Hetényi o Pasternak. Il contatto è supposto privo di attrito. Il problema viene formulato e discusso mediante una tecnica di regolarizzazione: se ne forniscono alcuni risultati relativí all'esistenza ed unicità della soluzione. In particolare si analizza dal punto di vista numerico mediante discretizzazione agli elementi finiti il caso di una piastra circolare assialsimmetrica. I risultati numerici mostrano l'influenza sulla soluzione dei principali parametri da cui essa dipende.

     

Propagation of discontinuities in vibrating strings subject to solid friction

Summary We study the propagation, in a vibrating string subject to solid friction, of discontinuities of acceleration and curvature, which correspond to the starting and stopping, for finite or infinite waiting time, of the string. Those discontinuities related to the discontinuity of the friction law, propagate with a velocity which, in general, differs from the characteristic velocities. After a general study of the problem, examples are given.

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Sommario Si studia la propagazione, in una corda vibrante soggetta ad attrito secco, di discontinuità di accelerazione e curvatura, che corrispondono all'avviarsi e al fermarsi della corda, in un tempo finito o infinito. Le discontinuità collegate con la discontinuità della legge d'attrito si propagano con una velocità che, in generale, differisce dalle velocità caratteristiche. Dopo uno studio generale del problema si danno esempi.

     

An apparent paradox in the mechanics of strings

We show with a simple example that cases of incompatibility (first displayed by Signorini) between the nonlinear and the linearized version of the same problem occur also in contact problems.

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Sommario Si mostra con un esempio elementare che casi di incompatibilità alla Signorini tra i risultati dello studio non-lineare e di quello linearizzato di uno stesso problema si presentano anche in problemi di contatto.

     

Phase transitions and hysteresis in nonlocal and order-parameter models

The paper describes two types of regularization to the basic quasistatic double-well potential problem in one space dimension. One model features a spatially nonlocal term while the other incorporates the use of an order parameter. Some basic existence and regularity results for these modified models are derived and some numerical calculations that show hysteresis and motion of phase boundaries are presented.

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Sommario Il lavoro descrive due tipi di regolarizzazione del problema quasistatico per un potenziale con due minimi in una dimensione. Un modello evidenzia caratteri di non località spaziale, mentre l'altro conduce ad una teoria con parametro d'ordine. Si derivano alcuni risultati di esistenza e regolarità e si presentano alcuni studi numerici che mostrano l'isteresi e il moto delle frontiere tra le fasi.

     

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.

     

A generalization of wieghardt soil for two - dimensional foundation structures

Summary On the basis of a mechanical interpretation (see Reference[1]) the problem of generalization of Wieghardt soils for two-dimensional foundation structures is tackled. The results of experiments agree well with the schematization arrived at. The problem of the rigid circular plate on the thus schematized elastic soil is solved.

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Sommario Premesse alcune considerazioni di carattere generale sulla schematizzazione proposta dal Wieghardt per la legge carichi-spostamenti di un letto elastico di fondazione di un solido monodimensionale si affronta, al lume di un'interpretazione meccanica proposta dall'A. in un articolo precedente[1], il problema della generalizzazione di tale legge per i problemi di fondazione bidimensionali. Si perviene così in forma semplice alla formulazione della legge carichi-spostamenti per un generico piano di fondazione e si dimostra l'ottima rispondenza di tale schematizzazione con i risultati dedotti da prove sperimentali reali. Viene risolto in via completa il problema della piastra circolare rigida sul suolo elastico così schematizzato.

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First published in Italian in La ricerca scientifica, 35 (II-A), 1290–1304, Roma, 1965.     

Hemivariational inequalities for linear and non linear elastic materials

Summary In the present paper we study hemivariational inequalities arising in linear and nonlinear elastic bodies which are subjected to boundary conditions of nonmonotone multivalued type. After the formulation of the boundary conditions and the derivation of the variational principles we study a hemivariational inequality for a plane elastic body concerning the approximation of its solution. The proposed method is illustrated by an example dealing with the adhesive contact problem of two cylinders and another one concerning an adhesively supported beam.

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Sommario Nel presente lavoro si studiano diseguaglianze semivariazionali che nascono in relazione a corpi elastici lineari e non lineari, sottoposti a condizioni al contorno di tipo a più valori non monotono. Dopo la formulazione delle condizioni al contorno e la derivazione dei principi variazionali si studia una diseguaglianza semivariazionale per un corpo elastico piano, con particolare riguardo per l'approssimazione della sua soluzione. Il metodo proposto viene illustrato con un esempio che tratta il problema del contatto con adesione di due cilindri.

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On leave from School of Technology. Aristotle University Thessaloniki, Greece. Fulbright Visiting Scholar.     

Unilateral contact,dynamic analysis of beams by a time-stepping,quadratic programming procedure

Summary This paper discusses a method for the dynamic analysis of a slender beam, undergoing «small» deformations and contrasted without friction by a supporting profile. The relevant contact-impact (unilateral constrained) problem is studied, with reference to a discrete model in space and time, after its formulation as a quadratic programming problem (Q.P.P.), with sign constraints only. The contact-impact problem for a rigid supporting profile is first solved, and subsequently the contact problem for an elastic profile.Among available algorithms for the numerical solution, the implicit unconditionaly stable algorithm of Zienkiewicz Wood and Taylor was proved to be the most efficient for the time discretization, while a modification of Hildreth-d'Esopo's algorithm with the introduction of a variable overrelaxation factor, was used for the solution of the Q.P.P.

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Sommario Il lavoro presenta un metodo per l'analisi dinamica di una trave snella sottoposta a piccole deformazioni e sostenuta senza attrito. Si studia il relativo problema di contatto-impatto (sotto vincolamento unilaterale), con riferimento ad un modello discreto nello spazio e nel tempo, previa formulazione come problema di programmazione quadratica, con soli vincoli in segno. Prima si risolve il problema contatto-impatto per il caso di supporto rigido e successivamente quello per un supporto elastico.Tra gli algoritmi disponibili per la risoluzione numerica, quello implicito e incondizionatamente stabile di Zienkiewicz, Wood e Taylor risulta il più efficiente per la discretizzazione nel tempo, mentre per la risoluzione del problema di programmazione quadratica si è usata una modifica dell'algoritmo di Hildreth e d'Esopo con l'introduzione di un fattore di sovrarilassamento variabile.

     

Flow through geometrically irregular media with lattice gas automata

Summary The determination of the permeability is an interesting problem of fluid dynamics of wide interdisciplinary concern. Many authors approached this subject by developing numerical models of flows through porous media at either macro-scale and micro-scale. According to the latter point of view, we present in this paper a verification of Darcy's law and a first determination of the permeability starting by the knowledge of the microstructure of a three-dimensional random medium. The flow is here reproduced by using a particular class of cellular automata with the Boltzmann approximation.

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Sommario La determinazione del coefficiente di permeabilità rappresenta un interessante problema comune a molte discipline. Tale determinazione viene affrontata dai diversi autori o tramite la conoscenza di grandezze macroscopiche — come la resistività o la porositá — ovvero partendo dalla conoscenza della microstruttura del mezzo poroso e cercando di simulare il processo di moto fluido che si svolge lungo i canalicoli del mezzo stesso. Seguendo quest'ultimo punto di vista, viene qui di seguito presentata una tecnica alternativa per la verifica della legge di Darcy e, quindi, per una prima valutazione del coefficiente di permeabilità per un mezzo tridimensionale complesso. La simulazione dei moti fluidi viene effettuata tramite una particolare classe di gas reticolari che evolvono secondo le regole degli automi cellulari.

     

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.

     

The exact deflection of an elastic beam over a soft obstacle

Summary We consider the problem of an elastic beam which is in unilateral contact with a soft obstacle. More precisely, we calculate the bending moments in the beam and the positions of the points where the beam leaves the obstacle.

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Sommario Si considera il problema di una trave elastica a contatto unilaterale con un ostacolo soffice. Più precisamente, si calcolano i momenti flettenti nella trave e le posizioni dei punti dove la trave abbandona l'ostacolo.

     

Limit analysis of plates with piecewise linear yield surface

Summary Rigid-plastic plates having a piecewise linear yield surface are studied by limit analysis. Extremum principles for the evaluation of specific dissipation power are defined by means of linear programming concepts. The law governing the plastic collapse of plates is formulated on the basis of the well-known kinematic theorem of limit analysis. A general procedure for the approximate determination of the collapse load is proposed. The paper ends with a brief numeric investigation of the uniformly loaded square plate.

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Sommario Si studiano attraverso l'analisi limite le piastre costituite di materiale rigido-plastico aventi superficie di snervamento di tipo poliedrico. I principi di estremo riguardanti la valutazione della potenza specifica di dissipazione vengono definiti attraverso i concetti della programmazione lineare. Attraverso il noto teorema cinematico dell'analisi limite, si formula la legge che regola il collasso plastico delle piastre. Viene proposto un procedimento per la determinazione approssimata del carico di collasso del tutto generale. Si conclude infine con una breve indagine numerica relativa al caso di piastra quadrata con carico uniforme.

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

The equations of Reissner-Mindlin plates obtained by the method of internal constraints

The aim of this paper is to give the title theory of shearable plates a precise and exact position with respect to three-dimensional linear elasticity. We assume that the Reissner-Mindlin representation of the displacement field hold in a 3-D body in the shape of a plate, and discuss how a constitutive response consistent with such a representation should be chosen. We find that the Reissner-Mindlin plate theory results from mere integration over the thickness of the equilibrium equations of a cylindrical body made of a linearly elastic material which is both transversely inextensible and transversely isotropic.

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Sommario Scopo di questo articolo è fornire una deduzione esatta, nell'ambito dell'elasticità lineare tridimensionale, della teoria delle piastre deformabili a taglio menzionata nel titolo. Ammesso che la rappresentazione di Reissner-Mindlin per il campo di spostamento valga in una regione tridimensionale a forma di piastra, si discute come scegliere la risposta costitutiva in maniera coerente con quella rappresentazione. Si trova che la teoria delle piastre di Reissner-Mindlin si ottiene per semplice integrazione sullo spessore delle equazioni di equilibrio di un corpo cilindrico che sia costituito di un materiale linearmente elastico tanto trasversalmente inestensibile che trasversalmente isotropo.

     

Stress and strain fields produced by a heat source in a plane with an elliptic hole

Summary A report on the steady-state stress and displacement fields arising in an indefinite, elliptically-holed cilindrical body containing a line heat source. The case of an adiabatically-walled hole is examined and some numerical results are given for this as well as for the case of hole with a constant-temperature surface.

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Sommario Vengono determinate le tensioni e le deformazioni che nascono in un corpo cilindrico indefinito, con un foro ellittico, per effetto di una sorgente lineare di calore di intensità costante. Si esamina il caso del foro con parete termicamente non conduttrice e si danno alcuni risultati numerici sia per tale caso, sia per il caso del foro con parete a temperatura uniforme.

     

The diffraction of a plane wave by an isolated breakwater

Summary The diffraction of a plane wave incident on an isolated breakwater is here studied: the exact solution of the problem is briefly reported and a general method involving energies is used to determine comparative importance of the terms of the series which appear in the solution, which becomes of much greater facility in use in practical problems. Numerical calculations have been carried out for twelve different cases, with the wavelength of the incident wave comparable to the length of the breakwater. Results are graphically shown in a set of tables.

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Sommario Si studia la diffrazione di un'onda piana che investe una diga foranea isolata: si riporta brevemente la soluzione esatta del problema e si utilizza un metodo energetico generale per la determinazione dei pesi relativi dei termini delle serie che compaiono nella soluzione, che viene resa di molto più semplice impiego per i problemi pratici. Si sono effettuati calcoli numerici relativi a dodici casi diversi, con lunghezze d'onda incidente paragonabili alla lunghezza della diga. I risultati sono stati tradotti graficamente in una serie di tavole.

     

On the global solutions to two-phase nonequilibrium problems

In this paper, we consider a Stefan-like problem with a kinetic condition on the free boundary, i.e. a two-phase nonequilibrium problem in one dimension, and prove that it has a unique classical and global solution under some conditions. We also investigate the travelling wave solutions.

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Sommario In questo lavoro si considera un problema tipo Stefan con una condizione cinetica sul bordo libero, cioc' un problema di non equilibrio a due fasi in una dimensione. Si dimostra che, sotto opportune condizioni, il problema ammette una unica soluzione globale di tipo classico. Sono altresi' analizate soluzioni ad onde viaggianti.

     

The problem of the rotating plate

Summary The problem of determining stresses and displacements in a homogeneous rectangular plate rotating at constant angular speed about the barycentric axis, perpendicular to the plane of the plate, is considered. It is shown that this problem, if one assumes that the material is linear elastic with Poisson's ratio v, exhibits the same mathematical difficulties as the well-known problem of the rectangular plate subjected to parabolically-distributed tensile stress at two opposite sides.At difference from other methods employed in the past, a kind of solution based on biharmonic polynomials is proposed. This solution satisfies one boundary-condition exactly. The remaining three are satisfied in the mean. An evaluation of the error is performed.

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Sommario Dal punto di vista della teoria dell'elasticità infinitesima si studia il problema della determinazione della tensione e della deformazione di una lamina rettangolare omogenea rotante con velocità angolare costante attorno all'asse baricentrico perpendicolare al piano della lamina stessa. Si dimostra che questo problema, se si vuole tenere conto del fattore di Poisson v, presenta le stesse difficoltà del ben noto problema della lamina rettangolare soggetta a forze con andamento parabolico su due lati opposti. In alternativa ai metodi già utilizzati in passato in casi come questo, si propone un tipo di soluzione basata su polinomi biarmonici che soddisfano esattamente solo una delle quattro condizioni al contorno. Le rimanenti tre sono soddisfatte in media. Si effettua una stima dell'errore.

     

Vibrations of a viscoelastic rod with small non-linearities

Summary A partial differential equation is considered whose dominant linear term involves third order time derivatives and which contains a nonlinear term multiplied by a small parameter. The solutions of initial-boundary-value problems for the equation are investigated using an extension of the Krylov-Bogoliubov-Mitropolskii asymptotic method. The vibrations of a viscoelastic rod lead to an equation of the type considered when the material constitutive relation is that of a standard linear solid together with additional small nonlinearities of behaviour, and this particular physical problem is investigated in detail. It is shown that under appropriate initial conditions only a single mode of vibration is excited to lowest order, and some numerical results are given which illustrate the effects of the nonlinearity on these single mode solutions.

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Sommario Viene considerata una equazione differenziale alle derivate parziali il cui termine lineare dominante implica derivate del terzo ordine del tempo e che contiene un termine non lineare moltiplicato per un parametro di piccola entità. Vengono studiate le soluzioni dell'equazione con le condizioni iniziali e al contorno usando una estensione del metodo asintotico di Krylov-Bogoliubov-Mitropolskii. Le vibrazioni in una sbarra viscoelastica portano ad una equazione del tipo considerato quando la soluzione costitutiva è quella di un normale solido lineare con l'aggiunta di piccole non-linearità di comportamento. Viene studiato nel dettaglio questo particolare problema fisico. Viene mostrato che, con appropriate condizioni iniziali, viene eccitato solo il primo modo di vibrare. Vengono inoltre forniti alcuni risultati numerici che illustrano gli effetti della non linearità per questo particolare modo.