On gradient field theories: gradient magnetostatics and gradient elasticity

In this work, the fundamentals of gradient field theories are presented and reviewed. In particular, the theories of gradient magnetostatics and gradient elasticity are investigated and compared. For gradient magnetostatics, non-singular expressions for the magnetic vector gauge potential, the Biot–Savart law, the Lorentz force and the mutual interaction energy of two electric current loops are derived and discussed. For gradient elasticity, non-singular forms of all dislocation key formulas (Burgers equation, Mura equation, Peach–Koehler stress equation, Peach–Koehler force equation, and mutual interaction energy of two dislocation loops) are presented. In addition, similarities between an electric current loop and a dislocation loop are pointed out. The obtained fields for both gradient theories are non-singular due to a straightforward and self-consistent regularization.     

Lase action on resonant molecular flows through capillaries

New experimental results are reported pointing to the possibility of a laser control of the resonant gases transit through capillaries in the Knudsen and intermediate regimes.     

Soliton experiments in stimulated Raman scattering

Experimental observations of solitons in stimulated Raman scattering are reported. Soliton formation resulted from the introduction of a phase shift in the incident Stokes beam as predicted by theory. Pulse sharpening and retardation on propagation in the Raman medium have been observed along with amplitude diminution. The first two features were predicted and the third was not. Spontaneous soliton formation has been observed in the absense of any amplitude modulation or apparent phase shift in the optical fields, indicating that additional sets of initial conditions may result in soliton formation.Work performed under the auspices of the U.S. Department of Energy.     

An expression for transient thermal stress in a nonhomogeneous plate with temperature variation through thickness

Summary An expression for nonzero thermal stress in a nonhomogeneous flat plate with arbitrary variation in mechanical properties is presented under a transient temperature distribution. Especially an equation for nonzero thermal stress and its numerical calculation showing the effect of nonhomogeneous thermal and mechanical properties on temperature and thermal stress distribution, is given for the case of an exponentially varying thermal conductivity and Young's modulus, but for a homogeneous Poisson's ratio and coefficient of linear thermal expansion.

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Formeln für transiente Wärmespannungen in einer nichthomogenen Platte mit einer über die Dicke veränderlichen Temperatur

Übersicht Es werden Ausdrücke für nichtverschwindende Wärmespannungen in einer inhomogenen ebenen Platte bei beliebiger Ortsabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften entwickelt, und zwar für eine transiente Temperaturverteilung. Insbesondere wird eine Gleichung für nichtverschwindende Wärmespannungen angegeben und numerisch ausgewertet, die den Einfluß nichthomogener thermischer und mechanischer Eigenschaften auf die Verteilung von Temperatur und Wärmespannung bei exponentieller Ortsabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit und des E-Moduls darstellt, wobei jedoch die Poissonzahl und der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient konstant sind.

     

Reibungsdämpfung durch Scheuerleisten: Ein praxisgerechtes Auslegungskonzept

Übersicht Die Fugen zusammengesetzter Bauteile sind einerseits für eine nachteilige Steifigkeitsminderung verantwortlich, tragen aber andererseits durch Reibungsvorgänge wesentlich zum Dämpfungsvermögen einer Konstruktion bei. Merkliche Reibungsdämpfung ohne gleichzeitigen Steifigkeitsverlust bewirken zusätzliche Fugen, die durch Anbringen sogenannter Scheuerleisten entstehen. Der Autor stellt ein Näherungsverfahren zur dämpfungsoptimalen Auslegung von Scheuerleisten vor. Ausgehend von der zu dämpfenden Schwingungsform liefert dieses Verfahren Kriterien für eine günstige Scheuerleistenanordnung, geeignete Leistenabmessungen und als wichtigstes Ergebnis eine dämpfungsoptimale Fugenpressung, die zu maximaler Energiedissipation führt. Schließlich kann das zu erwartende Dämpfungsmaß berechnet und damit das Ergebnis einer vorgesehenen Dämpfungsmaßnahme abgeschätzt werden.

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Damping by friction ledges: a practical design concept

Summary On the one hand, mating surfaces of structures are responsible for a reduction of stiffness, on the other hand relative motion produces friction, which contributes considerably to the damping. Noticeable friction damping without simultaneous stiffness reduction can be achieved by adding further mating surfaces. Such interfaces are realized by fastening additional elements (e.g. beamlike) onto the structure. An analytic approximation method for these so-called friction ledges is described in this paper. Initiating from the mode shape to be damped the procedure yields criteria for the suitable positioning and design of the ledges. Most important of all is the damping optimized interface pressure, that leads to maximum energy dissipation. Finally, the expected damping rate can be computed, and therefore the result of the proposed measure assessed.