Cuando el ingeniero mecánico y estructural diseña máquinas, puentes y edificios, calculan el metal de metal, el acero, el concreto, la carga de madera y plástico, la presión y la deformación que pone la carga con un costo mínimo.
El diseño del software que calcula y mejora la estructura utilizando modelos matemáticos que no se entienden y se aplican fácilmente a los modelos matemáticos que se manejan y se aplican bien y se aplican bien.
Pero el diseño de estas cosas es una clase extendida de desafíos de diseño que incluyen materiales biológicos de material blando, tejidos de ingenieros, membranas e incluso fluidos cambiantes que responden a los campos electromagnéticos. Predecir que esta sustancia suave y líquida. Las aplicaciones del mundo real pueden incluir el diseño de corazones artificiales y válvulas cardíacas o materiales de robots que imitan la carne y los tejidos blandos.
Para enfrentar este desafío, un equipo de investigadores de Tufts dirigido por Tim Ethererton, profesor de física, Tim Ethererton, creó un programa de entorno competente de código abierto que permite a los investigadores e ingenieros resolver problemas de corrección de forma para contenido suave. El software ha descrito recientemente Naturaleza Fácil de usar, gratuito de usar y aplicar a escenarios generalizados. El equipo productor de software incluyó al profesor de matemáticas James Adler y Física Post Postpour Scholar Chetanya Joshi.
“Muchas cosas que son interesantes en ciencia e ingeniería son los problemas de mejora de la forma”, dijo Ethererton. Esto puede significar venir a una ciudad con la mejor forma posible para que una ciudad ajuste el tráfico y los peatones, o el borde de un arroyo con agua sobre ella. Entonces, la pregunta es cómo crear materiales flexibles que respondan a las fuerzas, la luz, la temperatura de diferentes maneras.
“Los paquetes de modelado tradicionales se utilizan para la corrección geométrica de estructura dura, y generalmente no están diseñados para resolver problemas de corrección de forma para materiales blandos”, dijo. “Los ingenieros generalmente tienen que encontrar sus matemáticas de material blando, lo que puede ser un desafío. Morpho proporciona una combinación de herramientas herramientas para ayudar a resolver estos problemas fácilmente”.
El material blando tiene una complejidad hereditaria en su respuesta a su entorno. Por ejemplo, las membranas pueden ser sensibles a la compresión, flujo de líquido, presión y vibración. El contenido parcial puede experimentar una agitación aleatoria cuando está en movimiento. Su forma final puede ser muy diferente de su punto de partida, y puede ser menos pronosticado que la estructura dura.
El programa Morpho forma un modelo de material blando con material blando, conocido como elementos limitados, los divide en formas más pequeñas y simples (formas 2D o 3D (como triángulos o tetras), mientras que el modelado de equilibrio se realiza para propiedades, fuerzas y rango de barreras. Luego, todo el sistema de ecuación se resuelve para predecir la forma máxima del sistema.
Además del material blando, este programa también puede modelar problemas de embalaje, ya sea preparación farmacéutica, flujos de flujo de café o alcohol (sí, sus propiedades son causadas principalmente por partículas en estos fluidos) o las empresas pueden empacar y enviar mejor el producto para minimizar el uso de espacio y materiales de embalaje.
Morpho también puede modelar sistemas contradictorios, incluidos componentes duros y blandos. Por ejemplo, un stent cardiovascular es una malla de metal que está rodeada de tejidos blandos de corazón y arterias. Los investigadores pueden tener la mejor idea del rendimiento esperado de Stent utilizando el software de modelado Morpho.
“Realmente no necesita mucha capacitación en el programa para abordar problemas complejos”, dijo Ethererton. “He visto otros reos en unas pocas semanas de aprendizaje. Morpho usa un paquete para resolver problemas de grado de investigación, lo cual es sorprendente”.
