Some finite extremum principles in piecewise linear elasto-plasticity

Summary The paper discusses the boundary value problem for isotropic continua with elastic-linear hardening stress-strain laws of conventional deformation theory. A pair of dual extremum theorems are proven: the first, which takes as variables stresses and plastic strains, reduces the problem to the minimization of a quadratic functional subject to convex quadratic inequalities and linear equalities; the latter, which takes as variables displacements and plastic strains, reduces the problem to the minimization of a non-quadratic functional subject to linear equalities. In absence of hardening the first principle reduces to the well-known Haar-Kármán theorem for elastic perfectly plastic bodies. Some extensions of the above principles to piecewise linear hardening bodies and the connections of the deformation theory with the flow theory of linear kinematic hardening are reported at the end of the paper.

---

Sommario Si discute il problema dell'analisi elastoplastica dei mezzi isotropi dotati d'incrudimento lineare adottando le ipotesi della teoria della deformazione.Vengono dimostrati due principi di estremo duali che consentono di ricondurre la soluzione dei problemi al contorno alla minimizzazione di opportuni funzionali.Il primo di tali principii, in assenza d'incrudimento, si riduce al ben noto teorema di Haar-Karman che viene quindi generalizzato ai mezzi incrudenti.Viene discussa anche l'estensione di quanto sopra accennato al caso d'incrudimento lineare a tratti e la Nota è chiusa da alcune considerazioni in merito alla connessione fra la teoria della deformazione e la teoria incrementale dell'incrudimento cinematico.

---

---

The results presented in this paper were obtained in the course of research sponsored by the National (Italian) Research Council (C.N.R.).     

A rationally based yield criterion for work hardening materials

Summary The paper is concerned with the development of a rationally based yield criterion for work hardening materials. In an attempt to construct a single analytical function to represent yield behaviour the mathematics of continuum mechanics is combined with a statistical argument to produce a yield criterion which takes into account the inherent inhomogeneity of stress and strain distribution throughout a polycrystalline aggregate.A mathematical model is proposed which consists of spherical, anisotropic inclusions embedded in an elastic-plastic matrix. The yield criterion derived from this model is based on three main considerations, (a) arguments involving the local value of shear strain energy density, (b) Eshelby's solution for the local stress acting on a spherical inclusion in an infinite matrix and (c) the statistics of extreme values.An example is given on the fitting of the yield criterion to the results of thin-walled aluminium tubes prestrained in tensiontorsion space.

---

Sommario Si considera lo sviluppo di una razionale condizione di plasticità per materiali con incrudimento. Nel tentativo di costruire una sola funzione analitica per rappresentare il comportamento plastico del materiale, la matematica della meccanica dei continui è combinata con considerazioni statiche onde definire una condizione di plasticità che tenga conto dell'implicita inomogeneità nella distribuzione di sforzi e deformazioni in un aggregato policristallino.Si propone un modello matematico che prende in considerazione inclusioni sferiche anisotrope avvolta da materiale elastoplastico. La condizione di plasticità derivata da questo modello è basata su tre considerazioni principali, (a) argomenti che involvono il valore locale della densità di energia di deformazione al taglio, (b) la soluzione di Eshelby per lo sforzo locale che agisce su ogni inclusione sferica in una matrice infinita e (c) la statistica dei valori estremi.Si dà un esempio sulla capacità del criterio di plasticità di interpretare i risultati ottenuti su tubi di alluminio sottile precaricato nello spazio tensione-torsione.

---

     

Bui's path-independent integral in finite elasticity

A path-independent integral has been stated by Bui in the presence of a straight crack in a two-dimensional deformation field. Such an integral isdual to the Rice integral in the sense that it is based on the complementary stress energy density. Here we establish a boundary-independent integral in finite elasticity from which Bui's result follows as a particular case.

---

Sommario Un integrale indipendente dal cammino intorno al vertice di una frattura in un campo di deformazione bi-dimensionale è stato stabilito da Bui. Tale integrale èduale all'integrale di Rice, nel senso che si basa sulla densità di energia complementare o degli sforzi. Qui si propone un integrale invariante in un continuo tridimensionale soggetto a deformazioni finite. Si mostra che il risultato di Bui segue come caseo particolare.

     

A structural model of ceramics: Multiple fracture

The processes of deformation of ceramics containing multiple internal defects, and the dissemination of microcracks, are analyzed by considering an infinite periodic grid of underformable hexagonal grains connected with elastic bondings. The model of ceramics and the stress distribution at the vicinity of the local break, together with a discussion of the experimental data, were studied in the first part of the paper [1]. The model is based on the assumption that the strength of grains is higher than that of bondings, and the cracks in the material spread through the bondings. To calculate the stress state of the medium, a numerical method, based on Green's function and the superposition principle, is used. Defects, presented by failed bondings, are placed by polarization dipoles of forces and moments applied to the grains adjacent to the defect. The stress distributions in the perfect medium, loaded by the external loads and polarization dipoles, and in the medium, containing micro-cracking, should be the same. This condition allows us to obtain simultaneous linear equations in terms of polarization dipoles and to determine the stress state of the medium. The failure of bondings is characterized by the von Mises strength criterion. The results of numerical modeling of the origination of a microcrack from a system of defects, and its dissemination for various loading, are presented.

---

Sommario Le modalita' di deformazione di materiali ceramici in presenza di difetti interni c la propagazione di microfratture sono analizzate considerando una griglia periodica di grani esagonali rigidi collegati tra loro mediante elementi elastici. Il modello di materiale ceramico, lo stato di sforzo in vicinanza di una frattura e la discussione di dati sperimentali sono stati presentati nella prima parte dell'articolo [1]. Il modello si basa sull'potesi che la rigidezza dei grani sia decisamente superiore a quella dei legami e chc le cricche si diffondano attraverso i legami medesimi. Per calcolare lo stato di sforzo si utilizza un metodo basato sulle funzioni di Green e sul principio di sovrapposizione. I difetti, rappresentati dai legami interrotti, sono rimpiazzati da dipoli di polarizzazione applicati ai grani adiacenti al difetto. Lo stato di sforzo nel materiale perfetto in presenza di carichi esterni e di dipoli, e nel materiale con microcricche sono considerali uguali. Questa condizione consente di ottenere un sistema linearc di equazioni in funzione di dipoli di polarizzazione e di determinare lo stato di sforzo. Il criterio di Mises e' utilizzato per individuare la rottura dei legami elastici. Vengono presentati, per diverse condizioni di carico, i risultati di simulazioni numeriche relative all'insorgere e alla propagazione di microfratture a partire da un'insieme di difetti.

     

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.

---

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.

     

Consistent matrices in rotor dynamic

Summary The expressions for the consistent mass and gyroscopic matrices for a constant section shaft element are obtained taking into account both shear deformation and transversal inertia. The results are compared with closed form solutions, which are available in simple cases. The results obtained show that the study of the dynamic behaviour of the rotor with a model which includes rotational inertia but not shear deformation is, at least in the case examined, misleading. Formulae for matrix condensation and for taking into account the effects of axial load and of a linear unbalance distribution are given. Damped systems can be studied using the same model, provided that damping can be assumed to be of either viscous or hysteretic type. Some formulations found in the literature are however not considered correct. An application of consistent matrices to a model which includes damping and uses matrix condensation is shown.

---

Sommario Nel presente lavoro vengono ricavate le espressioni della matrice congruente delle masse e giroscopica per un elemento di albero a sezione costante. Tali espressioni tengono conto sia della deformazione a taglio che dell'inerzia trasversale. I risultati, in termini di velocità critiche e di diagramma di Campbell, per un albero a sezione costante vengono confrontati con soluzioni in forma chiusa di varia complessità. Vengono discussi gli effetti della deformazione a taglio, dell'inerzia trasversale, dello smorzamento e dello sforzo assiale sul comportamento dinamico. Viene inoltre presa in considerazione una distribuzione lineare nota di squilibrio. Il modello cosi ottenuto può venire usato anche per lo studio di sistemi smorzati, purchè lo smorzamento possa essere considerato di tipo ?viscoso? o ?strutturale?. Viene infine mostrata un'applicazione ad un modello in cui si tiene conto anche dello smorzamento e che fa uso della condensazione delle matrici per ridurre l'ordine del problema dinamico.

---

     

Elasto‐plastic Hardening and Shakedown of Masonry Arch Joints

The behavior of joints made of sand–lime mortar, such as used in a wide variety of structures from ancient times through the early twentieth century, can be clearly distinguished from the behavior of joints made with hydraulic cement mortar. Experiments on confined mortar specimens have confirmed that the weaker and more ductile sand–lime mortar can be accurately modeled as a Drucker–Prager material with a compression cap and exponential hardening on the cap portion of the yield surface. Joints of sand–lime mortar subject to axial thrust and moment are found experimentally to yield under very small loads, and to follow a linear hardening rule beyond the yield point. This behavior can be replicated analytically using a Drucker–Prager constitutive law with exponential hardening. The yield surface and hardening function for an entire mortar joint are representable by Maier's theory of piecewise linear yield function and interacting yield planes. As a consequence, an arch jointed with sand–lime mortar is found to shake down under moving loads above the yield limit and below the collapse load. The shakedown behavior of a sand–lime mortar jointed masonry arch is confirmed experimentally.Sommario. II comportamento dei giunti realizzati con malta di calce, del tipo di quelli utilizzati in unampia varietà di strutture dall antichità sino allinizio di questo secolo, può essere chiaramente distinto dal comportamento dei giunti realizzati con malta idraulica. Esperimenti condotti su provini confinati di malta hanno infatti evidenziato che il comportamento della malta di calce, meno resistente e più duttile, può essere accuratamente modellato con un materiale di Drucker–Prager, adottando un troncamento della resistenza a compressione ed un incrudimento esponenziale della superficie di snervamento nella porzione troncata. Si è rilevato sperimentalmente che i giunti di malta di calce, soggetti a sforzo assiale e momento flettente, raggiungono lo snervamento sotto carichi molto modesti, e quindi seguono una legge di incrudimento lineare oltre il punto di snervamento. Questo comportamento può essere riprodotto analiticamente utilizzando la legge costitutiva di Drucker–Prager con incrudimento esponenziale. La superficie di snervamento e la funzione di incrudimento per un giunto di malta sono rappresentabili mediante la teoria di Maier delle funzioni di snervamento lineari a tratti e dei piani di snervamento interagenti. Di conseguenza, un arco con giunti di malta di calce perviene alladattamento plastico (shakedown) sotto carichi mobili superiori al limite di snervamento ed inferiori al carico di collasso. Tale raggiungimento della condizione di adattamento plastico di archi di muratura con giunti di malta di calce è confermato sperimentalmente.     

The tangent stiffness matrix of elastic frame members for vanishingly small values of the axial force

Summary A tangent stiffness matrix of a frame member has been formulated and used in previous papers for the nonlinear analysis of frameworks. However that formulation gives rise to indeterminate forms of the type 0/0 when the axial force in the member vanishes. The evaluation of the expressions in the limit and for vanishingly small values of the axial force is provided in the present paper.

---

Sommario In alcuni lavori precedenti è stata formulata la matrice di rigidezza tangente di un elemento strutturale ad asse rettilineo mostrandone anche le applicazioni all'analisi non lineare delle strutture intelaiate. Tale formulazione da luogo a forme indeterminate del tipo 0/0 nel caso limite di sforzo normale nullo che possono provocare seri problemi computazionali anche per piccoli valori dello sforzo normale. Scopo del presente lavoro è la formulazione di espressioni alternative, valide per piccoli valori dello sforzo normale, che permettono di superare gli inconvenienti suddetti.

     

Elastic-plastic behaviour with work-hardening: An appropriate model for structural software

Summary A method is proposed for the stress analysis of structures subject to elastic and plastic deformations. The method can be adapted to exploit existing computing programs for elastic stress analysis and is sufficiently subtle to describe a variety of types of work-hardening, on the basis of a limited number of essential material parameters which can be read off usually available test graphs.

---

Sommario Si propone un metodo per l'analisi di strutture soggette a deformazioni elasto-plastiche. Il metodo può essere adattato in modo da sfruttare programmi di calcolo, di cui già si disponga, per l'analisi elastica di strutture ed è sufficientemente duttile da consentire la rappresentazione di tipi diversi di incrudimento, con l'uso di un numero limitato di parametri materiali che possono dedursi da grafici sforzo-deformazione generalmente disponibili.

     

On Generalised and Implicit Normality Hypotheses

The restrictive framework of generalised standard materials can be suitably extended to model non-associative constitutive equations, by exploiting the concept of implicit standard materials, based on the use of a bipotential of dissipation. As presented in this study, it allows one to incorporate, in an easy and elegant way, non-linear kinematic and isotropic hardening in the constitutive equations and to recover useful flow rule normality for these non-associative behaviours. Sommario. Il ristretto ambito dei materiali standard generalizzati è adeguatamente esteso nel lavoro utilizzando il concetto di materiale standard implicito e di bipotenziale di dissipazione. Ciò consente di incorporare nelle equazioni costitutive, in modo semplice ed elegante, leggi non lineari di incrudimento cinematico ed isotropo e di riottenere formalmente, per questi comportamenti di tipo non associato, la condizione di normalità nella legge di flusso.     

On a stability condition for elastic plastic structures

Summary The paper considers discrete or discretized elastic-plastic structures subjected to conservative external forces and given imposed strains. Material flow laws are assumed to be associated; the plasticity condition and the hardening rule are piecewise linearized.For a given equilibrium configuration of such systems, a necessary and sufficient condition for the positivity of second order plastic work is proved. It is shown that this work is positive if and only if a certain matrix is positive definite. Connections with the kinematic stability of the configuration are discussed.The interest of the statement is two-fold. Firstly it provides a deeper understanding on the assumptions on which some techniques for elastic-plastic analysis are based. Secondly, it leads to operative procedures for stability analysis which may prove efficient in some cases, as it is illustrated with reference to the evaluation of the collapse load for elastic-perfectly plastic frames in the presence of second order geometrical effects.

---

Sommario Si considerano strutture elasto-plastiche discrete e discretizzate, soggette a carichi esterni di tipo conservativo e a distorsioni assegnate. Si suppone che il legame costitutivo del materiale sia associato e la condizione di plasticità e le leggi di incrudimento vengano linearizzate a tratti.Per un'assegnata configurazione di equilibrio di un sistema di questo tipo, si dimostra una condizione necessaria e sufficiente per la positività del lavoro plastico del second'ordine; si mostra che esso è positivo se e solo se una certa matrice risulta positiva definita. Le implicazioni di questo evento con la stabilità della configurazione sono brevemente discusse.L'asserto dimostrato ha un duplice interesse. In primo luogo approfondisce il significato di alcune ipotesi alla base di certe tecniche numeriche per l'analisi elasto-plastica; in secondo luogo porta a procedimenti operativi per l'analisi della stabilità che possono rivelarsi utili in alcuni casi, come è illustrato con riferimento alla determinazione del carico di collasso di telai elasto-plastici in presenza di effetti del II ordine.

---

---

Research sponsored by the C.N.R.     

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.

---

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.

     

Accurate numerical integration of Drucker-Prager's constitutive equations

The paper illustrates the application of a general two-step integration scheme for the rate plasticity equations to the case of Drucker-Prager's model with linear mixed hardening and associated flow rule. The integration scheme coincides, for the case of the Mises equations, with a tangent predictor-radial return method with automatic sub-incrementation, the sub-increment size being governed by a predefined tolerance on the value of the yield stress. However, in contrast with the integration methods commonly adopted in several codes, the return step is here based on a precisely formulated rate problem, and it is not necessarily a radial one, in general. Thus, the accuracy characteristics of the method should carry over to every constitutive model tackled, depending only on the choice of the tolerance parameter value. The application of the integration scheme to Drucker-Prager's equations shows that the accuracy is in fact comparable to that obtained in the Mises case, for similar values of the tolerance parameter; at the same time some peculiarities of Drucker-Prager's yield condition, most notably the presence of a singular point in the stress space, highlight the flexibility and generality of the proposed method. Its theoretical basis, in fact, holds for vector-valued yield functions, thus automatically incorporating the treatment of the cases in which the stress points reach a corner in the yield surface.

---

Sommario Il lavoro illustra l'applicazione di uno schema di integrazione a due passi delle equazioni della plasticità incrementale al caso del modello di Drucker-Prager con incrudimento lineare misto e legge di scorrimento associata. Lo schema di integrazione si riduce, per il modello di Von Mises, a un metodo tangent predictor-radial return con subincrementazione automatica. L'ampiezza dei subincrementi è governata da una tolleranza prefissata sul valore dello sforzo di snervamento. A differenza dei metodi di integrazione comunemente impiegati in diversi codici di calcolo, il passo di ritorno qui è basato su un problema incrementale ben formulato, e non è necessariamente un passo radiale, in generale. In questo modo le caratteristiche di accuratezza del metodo non dovrebbero dipendere dalla legge costitutiva adottata, ma solo dal valore scelto della tolleranza. In effetti, l'applicazione del metodo alle equazioni di Drucker-Prager mostra che l'accuratezza ottenibile è paragonabile a quella ottenuta per il caso di Von Mises. Allo stesso tempo alcune caratteristiche della condizione di Drucker-Prager, in particolare la presenza di un punto singolare nello spazio degli sforzi, evidenziano la flessibilità e la generalità di applicazione del metodo studiato. Esso infatti ha basi teoriche valide anche per superfici di snervamento vettoriali, che incorporano perciò automaticamente il trattamento dei casi in cui lo sforzo si trova in punti angolosi.

     

Kinematic analysis of multi-loop spatial mechanisms: The five-loop case

Multi-loop spatial mechanisms, or parallel mechanisms, are being used to an increasing degree in robotic applications, because they offer some advantages over the open-chain mechanisms. In fact they exhibit high stiffness and low inertia, a fair compliance to the design requirements, and the ability to hold the power actuators in the base. On the other hand, they are often so complex that they can be analyzed only by digital computers, and in general they are designed on the basis of practical solutions rather than theoretical investigations of their structure and kinematics.This paper on the kinematic analysis of multi-loop spatial mechanisms deals in particular with manipulators with five loops and lower pairs. Two approaches are outlined, according to the different backgrounds of the authors: the decomposition method [9], and a differential approach to the non-linear equation set, 19.(6) which encompasses the direct and inverse kinematic problems, as well as the synthesis of the robot.The results are then specialized for mechanisms with the end-effector supported by three spatial parallelograms, like the DELTA-4 robot. For this class of mechanisms an interesting property is also demonstrated, which dramatically reduces the need for computation in the kinematic problems.

---

Sommario I meccanismi spaziali in catena chiusa, o meccanismi paralleli, trovano sempre più largo impiego in robotica, dal momento che presentano taluni vantaggi rispetto ai meccanismi in catena aperta: offrono tra l'altro elevata rigidezza e bassa inerzia, flessibilità nel soddisfare le esigenze progettuali e possibilità di collocare gli azionamenti nella base. Spesso tuttavia la loro complessità è tale che si possono analizzare solo col computer, e vengono quindi progettati a partire da soluzioni pratiche, piuttosto che da sistematiche basi teoriche. Questo lavoro illustra metodi generali per lo studio cinematico di meccanismi spaziali in catena chiusa, riferendoli al caso di meccanismi con cinque catene e coppie cinematiche elementari. Gli approcci presentati, che riflettono la diversa formazione degli autori, sono: un metodo di decomposizione [9], e un metodo basato sul calcolo differenziale per lo studio del sistema di equazioni non lineari (6) che, in forma implicita, configura i problemi cinematici diretto e inverso e la sintesi del robot.I risultati vengono quindi applicati a un meccanismo il cui elemento terminale è sostenuto da tre parallelogrammi articolati spaziali, come nel caso del robot DELTA-4. Per questa classe di meccanismi si dimostra anche un'interessante proprietà che riduce drasticamente la quantità di calcoli richiesti dal problema cinematico.

     

Rigid-plastic structures subject to dynamic loads

Summary The one-degree-of-freedom response of rigid-plastic structures is investigated for a variety of single-parameter dynamic loading-functions. Specific results, valid for any structure under the set assumptions, are obtained for single-pulse and periodic loading. The possibility of linear strain-hardening or reduction of strength with deformation is introduced. In the concluding section, the results are reviewed, and possible future researches are indicated.

---

Sommario Si sviluppa uno studio teorico del comportamento di strutture rigido-plastiche sottoposte a vari tipi di carichi dinamici; sia la deformazione che il carico si suppongono dipendenti da un singolo parametro, funzione del tempo. Si approfondisce lo studio dei carichi impulsivi e periodici, per cui si forniscono risultati più dettagliati (p. es. riguardo alla più pericolosa forma dell'impulso, ed allastabilizzazione delle oscillazioni sotto carichi periodici), validi per qualsiasi struttura che rispetti le ipotesi. Si introduce quindi la possibilità di variazione (in aumento o in diminuzione) della resistenza con la deformazione, e si studia in particolare la possibilità di completocollasso. Infine, nel paragrafo conclusivo si riassumono e discutono i risultati ottenuti, e si indicano alcuni possibili sviluppi di questa ricerca.

---

---

(on leave at the Division of Engineering, Brown University, Providence, R. I., 1968/69).     

Constitutive equations for no-tension materials

Summary For a material which is incapable of sustaining tensile stresses (no-tension material, NTM), the local stability postulate is utilized in order to derive the appropriate equations which relate, within general 3D situations, cracking strain states and stress states to each other. Several alternative forms of these equations are discussed, either in terms of stress and strain components, or in terms of stress and strain invariants. The results obtained improve known results regarding the NTM's.

---

Sommario Per un materiale non resistente a trazione in stati di tensione e deformazione triassiali viene utilizzato il postulate di stabilità locale per ottenere appropriate equazioni che mettono in relazione gli stati di deformazione fragile (o fessurativa) con gli stati di tensione. Sono discusse alcune forme alternative di queste equazioni espresse in termini di componenti di tensione e di deformazione, oppure in termini di invarianti delle tensioni e delle deformazioni. I risultati ottenuti comprovano e arricchiscono noti risultati riguardanti i materiali che non resistono a trazione.

     

Objective constitutive relations in elasticity and viscoelasticity

Summary The compatibility between the objectivity principle and affine constitutive equations for the elastic Cauchy and Piola-Kirchhoff stress tensors with non-zero residual stress is examined. It is found that the Cauchy stress is allowed to be only a constant tensor, proportional to the identity tensor, while the Piola-Kirchhoff stress may be a linear function on the deformation gradient thus generalizing previous results by Fosdick and Serrin. The same conclusions are arrived at also by starting from viscoelasticity. Finally, in the case of Maxwell-like materials, the solutions to the objective evolution equations are shown to be objective functionals.

---

Sommario Si esamina la compatibilità tra il principio di obiettività ed equazioni costitutive affini per i tensori di stress elastici di Cauchy a Piola-Kirchhoff con stress residuo non nullo. Generalizzando risultati di Fosdick e Serrin si prova che il tensore di Cauchy può essere soltanto un tensore costante, proporzionale al tensore identità, mentre il tensore di Piola-Kirchhoff può essere una funzione lineare del gradiente di deformazione. Alle stesse conclusioni si perviene anche partendo dal funzionale della viscoelasticità. Infine si mostra che, per materiali tipo Maxwell, le soluzioni di equazioni di evoluzione obiettive sono funzionali obiettivi.

     

The incremental shear modulus in an incompressible elastic material

Summary The incremental shear modulus is calculated for infinitesimal shear of an incompressible isotropic elastic material in a state of pure homogeneous deformation. Necessary and sufficient conditions that it be positive are obtained. These conditions are related to the Hadamard conditions for propagation of a wave of infinitesimal amplitude in the deformed material.

---

Sommario Il modulo trasversale incrementale è calcolato per una deformazione trasversale infinitesima di un materiale elastico isotropico ed incompressibile in uno stato di deformazione pura ed omogenea. Si ottengono le condizioni necessarie e sufficienti per un modulo positivo. Si possono riferire queste condizioni alle condizioni di Hadamard per la propagazione di un'onda di ampiezza infinitesima in un materiale deformato.

     

Universal solutions and energy minimization in the saint-venant cylinder

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

---

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

     

Creep and relaxation in thick-walled shrink-fitted cylinders

Summary We deal with the problem of time dependent stresses and, particularly, of the contact pressure in two thick-walled coaxial shrink-fitted cylinders, when neither of the two elements is rigid.We apply Rabotnov's phenomenological theory of creep in such a way that the integral equation, which gives the time dependent ratio between the contact pressure at a given moment and the starting pressure, is linear. We assume no volume deformation and a plane state of strain.We give the explicit solution in three examples both for an elastic inner cylinder and for a viscoelastic one, solving the integral equations of the problem both by quadratures and by the Laplace transformation inverting the transforms by a numerical method[21].

---

Sommario Si affronta il problema della ricerca dell'andamento nel tempo delle tensioni e, in particolar modo, della pressione di contatto in un accoppiamento forzato tra due cilindri cavi coassiali nel caso che nessuno dei due elementi sia rigido.Si applica la teoria fenomenologica per lo scorrimento viscoso del Rabotnov in un modo tale per cui l'equazione integrale, che dà l'andamento nel tempo del rapporto tra la pressione di contatto in un dato istante e la pressione iniziale, è lineare. Si considera nulla la variazione di volume e piano lo stato di deformazione.Si dà la soluzione esplicita in tre esempi per cilindro interno sia elastico sia viscoelastico, risolvendo le equazioni integrali del problema sia per quadrature sia con l'uso della trasformata di Laplace trovando l'antitrasformata con un particolare metodo numerico di inversione[21].

---