Thermal stresses in plane elasticity: Numerical solutions based only on harmonic functions

Summary A theoretical treatment is outlined allowing solution of thermal stress problems in plane elasticity by using only numerical methods suited to solving — in 2 D — the Laplace equation. Only one type of element matrix (supposing for the sake of simplicity F.E.M.s are used) and only one mesh would thus be required, both for the determination of the thermal field and of the displacement/stress field. The numerical solutions required in the plane domain of interest entail, consequently, only one variable per node in place of two. Even if numerous unit solutions are required in order to impose arbitrary boundary conditions, this reduction of nodal variables allows to spend less computation time in solving linear systems, at least for problems of a certain extent.

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Sommario Si delinea una tecnica che permette di risolvere i problemi di coazioni termiche in elasticità piana facendo uso solo di metodi numerici atti a risolvere l'equazione di Laplace. Un solo tipo di matrice degli elementi (nel caso si usi una formulazione a E. F.) e una sola reticolazione sono pertanto richiesti tanto per il problema termico come per quello elastico. Ne consegue altresì il vantaggio che le soluzioni numeriche richieste nel dominio di interesse cornportano una sola variabile per nodo, anzichè due; anche tenuto conto che sono richieste numerose soluzioni unitarie per poter imporre condizioni al contorno comunque definite, ne deriva per problemi di una certa ampiezza una riduzione del tempo di calcolo speso nella soluzione di sistemi.