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Proyecto

Análisis Dinámico de filamentos ultra-esbeltos.

Sector
Dinámica de estructuras complejas
Cliente
Ministerio de Ciencia y Tecnología

Aplicación al modelado de hélices de ADN y “tethers” electrodinámicos giro-estabilizados

Desarrollo de modelos de filamentos ultra-esbeltos basados en formulaciones de Cosserat sometidos a grandes rotaciones y fuerzas de interacción electromagnética:

  • Desarrollo de modelos de interacción entre filamento conductor de electricidad y campo magnético.
  • Modelado de condiciones de contorno especiales para permitir la formación de hélices perfectas (formación de cadenas de ADN).
  • Desarrollo de un método específico para el estudio de estabilidad en problemas dinámicos de contorno acoplado con continuación numérica.

Desarrollo de Elementos Finitos especiales para la simulación dinámica de filamentos ultra-esbeltos con deformación inicial:

  • Modelado de vigas Kirchhoff-Love geométricamente no-lineales mediante el Formalismo de Cosserat y discretización con elementos finitos especialmente diseñados para estos problemas y no disponibles en la literatura.
  • Desarrollo de algoritmos numéricos de resolución especiales (EDMC-Energy Dissipating, Momentum Conserving time-stepping algorithms).
  • Se comparan los resultados obtenidos mediante los dos planteamientos anteriores para testar su validez.


Beneficios aportados

Con los modelos generados en este proyecto se simuló la formación de hélices de ADN mediante interacción electromagnética. Además, estos modelos son también apropiados para el análisis de estabilidad de estructuras tether electrodinámicas.
Los elementos finitos desarrollados para estos problemas son nuevos en la literatura y permiten simular vigas muy esbeltas, y por lo tanto sin deformación por cortante apreciable, inicialmente curvadas por deformación. Los desplazamientos y giros por deformación que pueden soportar estos elementos son extremadamente altos.