Elastic field perturbation by an elliptic inhomogeneity with a sliding interface

Summary Muskhelishvili complex potentials are used to solve the problem of an infinite elastic plane containing an elliptic inhomogeneity with a sliding interface but no eigenstrain. The boundary conditions considered are (a) continuity of normal tractions and displacements and vanishing shear tractions at the interface, and (b) vanishing stresses at infinity. After a conformal mapping of the elastic plane, the solution is obtained in terms of a set of infinite algebraic equations yielding the Laurent's expansion coefficients of the complex potentials. Distinct sets of formulae must be written for a circular inhomogeneity (degenerate ellipse) and an elliptic inhomogeneity (no degeneracy), and in both cases no closed-form solution is obtainable. For an elliptic inhomogeneity the solution requires iteration and recursion, and implies vanishing stresses in the homogeneity when the system is loaded with a remote uniform shear parallel to the axes of the ellipse.

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Riassunto I potenziali complessi di Muskhelishvili vengono usati per risolvere il problema di un piano elastico infinito contenente una disomogeneità ellittica con interfaccia scorrevole e che non sia all' origine di un campo di sforzi in terni. Si considerano le condizioni al contorno: (a) continuità delle trazioni e degli spostamenti normali e annullamento delle trazioni tangenziali all' interfaccia; (b) annullamento degli sforzi all' infinito. Mediante una trasformazione conforme del piano elastico, la soluzione viene espressa in termini di un sistema di infinite equazioni algebriche per i coefficienti degli sviluppi di Laurent dei potenziali complessi. Si trova che occorre scrivere distinti sistemi per i casi di disomogeneità circolare (ellisse degenere) e di disomogeneità ellittica (non circolare). In ambedue i casi non è ottenibile una soluzione in forma chiusa. Nel caso di disomogeneità ellittica la soluzione consiste in formule ricorrenti e richiede iterazione; inoltre, essa implica l'annullamento del campo di sforzi nella disomogeneità quando il sistema è soggetto ad uno sforzo di taglio uniforme applicato all' infinito parallelamente agli assi dell' ellisse.

     

Poiseuille flow of a rarefied gas mixture

The flow of a rarefied binary gas mixture is governed by transport equations which correspond to a coupled set of Fredholm integral equations of the second kind.By means of the Fourier transform technique and by expanding the transformed kernels in terms or orthogonal functions the problem is reduced to the solution of a system of linear algebraic equations.As a significant application, the case of a plane Poiseuille flow of a binary mixture following Sirovich-Hamel's model is considered.The convergence of the method is excellent.

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Riassunto Il flusso di una miscela binaria di gas rarefatti è retto da equazioni del trasporto che corrispondono ad un sistema di equazioni integrali di Fredholm di seconda specie. Mediante la tecnica della trasformata di Fourier e sviluppando i kernel trasformati in termini di funzioni ortogonali, il problema si riduce alla soluzione di un sistema di equazioni algebriche lineari. Quale applicazione significative si considera il flusso piano di Poiseuille di una miscela binaria che segue il modello di Sirovich-Hamel. La convergenza del metodo e'eccellente.

     

Estimates for normal forms of differential equations near an equilibrium point

We consider the problem of finding a normal form for differential equations in the neighbourhood of an equilibrium point, and produce general explicit estimates for both the normal form at a finite order and the remainder, using the method of Lie transforms. With such technique, the classical Poincaré-Dulac theorems are recovered, and the problem of the stability of a reversible system of coupled harmonic oscillators up to exponentially large times is discussed.

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Riassunto Si considera il problema di porre in forma normale un sistema di equazioni differenziali nell'intomo di un punto di equilibrio, e si danno in generale stime esplicite sia per la forma normale troncata ad un ordine finito che per i resti. Si fa uso dell'algoritmo della trasformata di Lie. Con questo metodo si riottengono i teoremi classici di Poincaré-Dulac, e si discute il problema della stabilità per tempi esponenzialmente lunghi di un sistema reversibile di oscillatori armonici accoppiati.

     

On the derivation of nonlinear rod theories from three-dimensional elasticity

Summary Nonlinear elastic constitutive laws for slender rods are derived from three-dimensional elasticity, using an asymptotic analysis in appropriate scaled material coordinates. Although the strain is everywhere small, displacements and rotations may be large and the elastic behaviour is nonlinear. In the lowest-order rod theory, the couple-resultant and tensile load are expressed as derivatives of a cross-sectional energy. The equations of this theory are similar to those in a director theory of Green and Laws. An iterative procedure for the generation of higher order rod theories is outlined.

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Sommario A partire dell'elasticità tridimensionale, si dedottono le leggi costituive non-lineare elastiche per verghe sottile, utilizzando un metodo asintotico in coordinate materiau delle scale opportune. Benchè la deformazione sia piccolò, i dislocamenti e le rotazioni possono essere grandi ed il comportamento elastico è non-lineare. Nella teoria delle verghe del ordine molto basso, la coppiarisultanta ed il carico tensile si esprimono come derivate di una energia trasversale. Le equazioni di questa teoria sono analoghe di quelle nella teoria direttiva di Green & Laws. Un procedimento iterativo è delineato per la generazione delle teorie delle verghe di ordini superiori.

     

The lamellar inclusion problem in plane elasticity

Within the framework of linear isotropic plane elasticity, a general method giving the elastic field in an internally stressed three-phase material is determined. The internal stress source may be located either in or near the lamellar component. General closed-form formulas solving the limiting case of a bimetallic interface are also obtained. As an example of application, the interaction between a lamellar inclusion and a dilatation centre is analyzed.

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Riassunto Nel presente lavoro viene elaborato un metodo per determinare il campo elastico in un materiale a tre fasi deformato internamente. Ciascuna fase e' supposta omogenea ed isotropa e si assume uno stato di deformazione piana, o di sforzo piano, trattabile mediante la teoria lineare dell'elasticita'. La sorgente di deformazione puo' essere localizzata all'interno oppure all'esterno del componente lamellare. Formule risolutive esatte si ricavano nel caso limite di mezzo bifasico. Come esempio di applicazione, viene analizzata l'interazione tra un'inclusione lamellare ed un centro di dilatazione.

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Work supported by the Ministero della Publica Istruzione, Italy     

Space-dependent forces and current density transients in particle transport theory

Transients of current density, that are induced by spatial discontinuities of both electric and magnetic field as applied to a mixture of two different species of particles, are investigated via an application of the linear integral transport equation.

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Sommario Sulla base di una esplicita applicazione dell'equazione integrale del trasporto si studiano transienti di densità di corrente originati da discontinuitá spaziali presenti in un campo elettrico e magnetico, che agiscono su una miscela di due differenti specie di particelle.

     

Conjugating the Poincaré-map to a rotation

We give a method to express explicitly the conjugating function of a given diffeomorphism of the circle. Moreover an estimate of the Fourier coefficients is also provided. Some different numerical tests are accomplished.

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Sunto Si dà un metodo per la determination esplicita della funzione coniugio topologico di un dato diffeomorfismo del cerchio. Inoltre forniamo una stima riguardante i suoi coefficienti di Fourier. In conclusione sono presentati alcuni test numerici di diversa natura.

     

Il profilo alare ad arco di cerchio in flusso transonico continuo senza incidenza

Sunto Nella presente ricerca viene studiato con metodo diretto sul piano odografico il campo aerodinamico attorno a profili alari sottili ad arco di cerchio investiti senza incidenza da una corrente asintoticamente uniforme con numero di Mach M_∞<1. Il problema viene anzitutto formulato in forma analitica nell'ambito delle piccole perturbazioni transoniche effettuando alcune assunzioni atte a renderne possibile una trattazione di prima approssimazione. Esso viene ricondotto ad un particolare problema di valori al contorno con frontiera mobile, di cui si indica un metodo iterativo per la risoluzione. In questo procedimento iterativo interviene in modo essenziale la risoluzione di un altro problema di valori al contorno con frontiera fissa, di cui viene anzitutto data una formulazione variazionale. Succesivamente tale problema con frontiera fissa viene affrontato mediante calcolo numerico col metodo delle differenze finite. Si ottiene così un sistema di equazioni lineari per il quale si adattano i metodi di risoluzione utilizzati usualmente sui calcolatori elettronici.

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Summary In the present paper it is studied, with direct method on the hodograph plane, the aerodynamic field around thin circular arc aurfoils in asymptotically uniform flow with zero incidence and Mach number M_∞<1. The problem is, first of all, analitically formulated within the limits of small transonic perturbation with some assumption apt to make possible a first approximation treatment. Thus it is reduced to a particular boundary values problem with free boundary, for which an iteraction method for the solution is developed. In the iteraction process the solution of an other boundary values problem with fixed boudary occurs, for which it is given a variational formulation. The fixed boundary values problem is numerically treated by means of the finite differences method. Thus it is obtained a linear equations system which can be solved with the methods usually utilized on Computers.

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A Bruno Finzi nel suo 70^mo compleanno

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Lavoro effettuato nell'ambito dei Contratti di ricerca della Matematica del Consiglio Nazionale delle Ricerche. Esso, in una stesura più estensiva, ha conseguito il premio Rancati 1969 dell'Istituto Lombardo, Accademia di Scienze e Lettere di Milano. Al primo Autore è dovuta la parte aerodinamica del lavoro e l'impostazione della risoluzione del problema matematico che ne consegue; al secondo Autore lo studio del problema con frontiera fissa; al secondo ed al terzo Autore la trattazione numerica del problema stesso.

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Entrata in Redazione il 10 aprile 1970.     

Un risultato di regolarità per le soluzioni delle equazioni ellittiche degeneri del secondo ordine di tipo non variazionale

Riassunto Si definisce una classe di transformazioniK-quasiconformi su un cerchio del piano, doveK è una funzione illimitata. Per tali transformazioni si dimostra una proprietà di continuità che si riduce alla H?lderianità seK è costante. Come applicazione si dimostra che le soluzioni appartenenti ad un opportuno spazio di Sobolev con peso di una equazione ellittica degenere in forma non variazionale, hanno il gradiente continuo. Si riportano infine degli esempi per far notare che le ipotesi fatte sono essenziali.

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Summary We define a class ofK-quasiconformal mappings on a disk of the plane, whereK is an unbounded function. For such mappings we derive a continuity property similar to those that we have whenK is a constant. As application we obtain that the solutions belonging to a suitable weighed Sobolev space of a second order elliptic degenerate equation in non variational form (in two variables) have the gradient continuous.

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Lavoro eseguito nell'ambito del G.N.A.F.A. del C.N.R.     

Existence of weak solutions for some nonlinear problems by the schauder method

Sunto Si studiano alcuni problemi ellittici non lineari con il metodo di Schauder; cio consiste nel « congelare» i coefficienti dell'operatore differenziale e gli eventuali vincoli per dimostrare l'esistenza di una soluzione con un argomento di punto fisso.

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Lavoro eseguito nell'ambito del programma «Metodi variazionali e quasi variazionali per l'equilibrio ed il controllo di sistemi sottoposti a vincoli unilaterali» della Facoltà di Scienze M.F.N. dell'Università di Roma e dello GNAFA-CNR.     

Sopra alcune applicazioni degli invariauti adiabatici

Sunto Nel primo capitolo si generalizza e si perfeziona il metodo trattato in ricerche precedenti per verificare se l'errore commesso ritenendo invarianti adiabatici gli integrali ciclici diBohr-Sommerfeld di un sistema meccanico qualora i parametri non variano in maniera infinitamente lenta e graduale rimane entro limiti prefissati. I resultati vengono applicati al problema del moto armonico con forza di richiamo variabile col tempo e al problema dei due corpi di massa variabile dimostrando come una insignificante variazione di eccentricità dell'orbita di uno dei due corpi rispetto all'altro non sia incompatibile con una enorme variazione di massa. Nel secondo capitolo viene indicata un metodo di integrazione approssimata per i sistemi meccanici con parametri dipendenti dal tempo, e si calcola un valore maggiorante per l'errore commesso con questa approssimazione. Nel terzo capitolo si tratta, in vista di ricerche future, lo studio di un sistema meccanico con due parametri variabili di cui uno solo in maniera prossima ad essere infinitamente lenta e graduale, e si dimostra come gl'integrali ciclici del sistema possono venire approssimati con altre grandezza di più facile calcolo.     

Classical and accelerated evaluation of neutron escape probability

Neutron escape probability from a monodimensional plane medium is determined by resorting to the integral neutron transport equation.Both a projection procedure and an appropriate variational approach, yielding an acceleration of the convergence rate, are employed; their numerical results are reported and discussed.The theory is presented in a general form, since it can be applied directly to many basic problems in other branches of applied sciences.

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Riassunto La probabilità di fuga di un neutrone da un mezzo monodimensionale piano viene determinata nell'ambito della teoria integrale del trasporto. Vengono impiegati sia un procedimento proiezionale classico, che un opportuno metodo variazionale in grado di produrre un'accelerazione della velocità di convergenza; i relativi risultati numerici sono riportati e discussi. La teoria è esposta nella sua forma generale, in quanto può essere applicata direttamente a diversi problemi di base in altri rami delle scienze applicate.

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Work supported by the National Group for Mathematical Physics of C.N.R.     

Pointwise velocity error estimates for an elliptic fluid jet

Summary Pointwise estimates are obtained for the perturbation velocity to a novel theory of fluid jet behaviour based on Cosserat continuum mechanics. The method employed is one of weighted energy.

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Sommario In questo lavoro si determinano stime puntuali per il campo perturbato di velocità relativo ad una nuova teoria di getto fluido. Tale teoria è basata sul modello della meccanica dei continui di tipo Cosserat. Il metodo impiegato è quello dell'energia pesata.

     

Sulla simmetria obliqua ed ortogonale delle curve algebriche piane

Riassunto In questa Nota si perviene alla determinazione del numero massimo degli assi reali di simmetria obliqua (in particolare ortogonale) che una curva algebrica reale può possedere, attraverso ad un ciclo di teoremi (in gran parte completamente nuovi) riguardanti la simmetria in generale, la simmetria delle curve di ordine dispari e la simmetria delle curve di ordine pari. Si procede poi alla ricerca effettiva degli assi reali di una curva, nota mediante la sua equazione cartesiana, e si dà un metodo costruttivo per curve reali ed irriducibili soddisfacenti a certe condizioni di simmetria trovandone anche, in questo caso, la relativa equazione.

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Summary In this note the author determines the greatest number of the real axes of oblique symmetry (in particular orthogonal), that an algebraic real curve can have, through a cycle of theorems (a great part of them are quite new) concerning the symmetry in general, the symmetry of curves of odd order and the symmetry of curves of even order. Then the author proceeds to the effective research of the real axes of a curve, known through its Cartesian equation, and a constructive method for real and irreducible curves satisfying certain conditions of symmetry is given and in this case the relative equation is found too.

     

Free streamline-boundary layer analysis for separated flow over an airfoil

We propose a model which combines boundary layer computations with a free streamline potential flow for obtaining pressure distributions on an airfoil section in steady flow near stall conditions. The model is conceptually simple and uses elements which can be computed rapidly and efficiently. The solution is essentially analytical and can be used naturally in the larger context of matching asymptotic expansions to get information about three dimensional flows.

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Sommario Si propone un metodo di calcolo della pressione lungo un profile alare in regime di flusso stazionario in prossimitã dello stallo. II metodo combina le equazioni dello strato limite con un modello di flusso a linee di corrente libere e scia separata. I risultati numerici richiedono un minimo dispendio di tempo di calcolo e sono in buon accordo con gli esperimenti e con una soluzione viscosa.

     

A technique for time-dependent boundary value problems in the kinetic theory of gases Part I. Basic analysis

The matrix Riemann-Hilbert problem arising in the time-dependent BGK model for half space problems is analyzed. The method used is similar to the one originally introduced by one of the authors for steady problems. A general procedure is given which leads to closed form solutions.

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Sommario Si considera il problema matriciale di Riemann-Hilbert che si presenta nel risolvere il modello BGK per problemi dipendenti dal tempo in un semispazio. Facendo uso di un metodo originariamente introdotto da uno degli autori per problemi stazionari si indica un procedimento per ottenere una soluzione per via analitica.

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On leave from the Department of Aeronautical Engineering, Kyoto University, Kyoto 606, Japan.     

High frequency waves in quasi-linear inviscid gasdynamics

The lack, in non-linear systems, of a principle of superposition has motivated the development of the method of the multiphase asymptotic waves [1]. This technique permits one to resolve a complete initial value problem i. e. to study the evolution of an initial perturbation along all the characteristic rays. In this paper a concrete application to the inviscid isentropic gas is carried out up to the second order of approximation. The main effects of non-linear superposition are pointed out. Excellent agreement is found between the approximated solutions and the exact solutions obtainable in some particular cases.

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Riassunto La mancanza, nei sistemi non lineari, di un principio di sovrapposizione ha motivato lo sviluppo del metodo delle onde asintotiche a più fasi [1]. Tale metodo permette di risolvere un problema ai valori inziali completo, cioè di studiare l'evoluzione d'una perturbazione iniziale lungo tutti i raggi caratteristici. In questo lavoro viene presentata un'applicazione al gas isentropico non viscoso in cui gli sviluppi asintotici sono troncati al secondo ordine. Vengono inoltre messi in evidenza gli effetti della sovrapposizione non lineare. Un confronto tra le soluzioni approssimate e le soluzioni esatte che si hanno in due casi particolari conferma la validità del metodo.

     

On Campedelli branch loci

We construct new degree ten plane curves having six [3, 3] points that do not belong to a conic and degree ten plane curves with five [3, 3] points and a quadruple point, having the six singularities that again do not lie on a conic. In the second family we find an irriducible curve.

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Sunto Si costruiscono nuove curve piane di ordine dieci dotate di sei punti [3, 3] che non giacciono su una conica e curve di ordine dieci dotate di cinque punti [3, 3] e di un punto quadruplo ancora non giacenti su una conica. Nella seconda famiglia si è presentata una curva irriducibile.

     

Free molecular flow past a flat plate in the presence of a nontrivial gas-surface interaction

Aerodynamic forces acting on a flat plate, placed in a uniform free molecular flow, are investigated by means of a non trivial gas-surface interaction model proposed by the authors. Drag and lift coefficients and lift to drag ratio are calculated for a large number of values of some meaningful parameters, such as the speed ratio, the gas-wall temperature ratio, the attack angle and two coefficients contained in the reemission model. Simple analytical expressions, different from the classical ones, are obtained for very high or very low speed ratio values.

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Riassunto Le forze aerodinamiche agenti su una lastra piana, posta in una corrente uniforme di gas in regime di molecole libere, sono studiate per mezzo di un modello non banale di interazione gas-superficie solida, già proposta dagli autori. I coefficienti di resistenza e di portanza e il rapporto tra queste due quantità sono calcolati per un notevole numero di valori assegnati ad alcuni parametri significativi, come il rapporto di velocità, il rapporto tra temperatura del gas e della parete, l'angolo di attacco e due coefficienti propri del modello di riemissione. Per velocità molto alte o molto piccole si forniscono delle espressioni analitiche esplicite, differenti da quelle ricavabili dalla teoria classica dei coefficienti di accomodamento.

     

Sulla rappresentazione delle soluzioni delle equazioni quasi-ellittiche in una regione angolosa

Sunto Un dominio limitato per il quale si possa assegnare un problema corretto di valori al contorno per una equazione quasi-ellittica ma non ellittica presenta sempre dei punti angolosi; un intorno, sulla frontiera, di uno di questi punti si può suddividere in porzioni e almeno in due di queste i dati differiscono anche numericamente. D'altra parte non è possibile ottenere uno spianamento di tale intorno senza alterare il tipo dell'equazione. In questioni di regolarizzazione è perciò utile possedere una rappresentazione in {(x_i, ..., x_n) ε Rⁿ; x_k ≥0 per k =1, 2, ..., n}, nel caso di n variabili, di una soluzione dell'equazione ottenuta dalla data considerando solo la parte principale con coefficienti costanti. Nella presente Nota trattiamo questo problema in un caso particolare. Entrata in Redazione il 3 dicembre 1968.