Desarrollo de un algoritmo de optimización para la estimación del estado de cargas de un componente estructural basado en su forma óptima

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dc.contributor.advisorVillegas Bermúdez, Diego Fernando
dc.contributor.advisorGonzalez Estrada, Octavio Andrés
dc.contributor.authorFlorez Galvis, Christian
dc.date.accessioned2024-03-03T23:13:58Z
dc.date.available2017
dc.date.available2024-03-03T23:13:58Z
dc.date.created2017
dc.date.issued2017
dc.description.abstractLas estructuras biológicas adaptan su forma a su entorno mecánico, con el fin de optimizar la energía que necesita para funcionar. En este sentido, un hueso cambiará su topología de acuerdo con su estado de carga, generando hueso más denso donde mayor esfuerzo sea soportado. Partiendo del hecho que las formas de la naturaleza son óptimas y que los estados de carga en el cuerpo humano no son completamente conocidos, este estudio apunta a encontrar el estado de carga basado en la forma óptima, en contraparte a la metodología de diseño mecánico. Debido a que el dominio de diseño del componente y su forma real son conocidos, este algoritmo es enfocado de manera iterativa, tomando como parámetro primario la construcción de formas óptimas a través del método de los elementos finitos para cargas asumidas, seguido por un módulo que compara el modelo computacional obtenido con la topología real de la estructura. Inicialmente, el problema es resuelto para una viga empotrada, soportando una carga estática, puntual y vertical. Así, el algoritmo es probado para un caso simple, buscando aplicarlo en estructuras de mayor complejidad y poder acercarse a piezas biológicas reales. Los autores creen que este estudio permitirá a los especialistas en las ciencias médicas hacer análisis más completos con respecto a enfermedades y peculiaridades de los huesos y de elementos estructurales de los seres vivos.
dc.description.abstractenglishBiological structures adapt their shapes to their mechanical environment with the aim of optimizing the energy they need for functioning. On that way, a bone will change its shape according to its state of loading making denser bone where more load is supported. Starting from the fact that shapes on nature are optimal and that loading states in human body parts are not completely known, this study targets to find a precise state of load based on shape, and not the way that mechanical designing does which seeks an optimal shape based on loads. is approached iteratively, taking the first parameter to build optimal shapes through the Finite Elements Method for assumed loads, followed by a module that compares the obtained computational model with the actual shape of the part. As a starting point, the problem is solved for a cantilever beam, loaded by vertical, static, concentrated forces. In this way, the algorithm is proved for a simple case, in order to be applied for more complex components and come closer to real biological structures. The authors believe that this study will make specialists in medical sciences go further and do more complete analysis around illnesses and peculiarities of bones and structural components of living beings.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Mecánico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/35700
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicomecánicas
dc.publisher.programIngeniería Mecánica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Mecánica
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectMétodos Numéricos
dc.subjectOptimización Topológica
dc.subjectEstimación De Carga
dc.subjectBiomecánica Del Hueso.
dc.subject.keywordNumerical Methods
dc.subject.keywordTopology Optimization
dc.subject.keywordLoad Estimation
dc.subject.keywordBiomechanics Of Bone.
dc.titleDesarrollo de un algoritmo de optimización para la estimación del estado de cargas de un componente estructural basado en su forma óptima
dc.title.englishDevelopment of an optimization algorithm for estimating the state of loads of a structural component based on its optimal shape
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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