Dublin Core
Title
On variational formulations of pressure-driven poromechanics
Subject
620.116
Ingeniería
Materiales porosos - Modelos matemáticos
Oxigenadores
Ventiladores mecánicos
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2021
Los materiales porosos son sólidos que contienen cavidades en su interior, y su distribución a nivel microscópico les confiere propiedades únicas, con aplicaciones prácticas en áreas como ingeniería civil y medicina, entre otras. Para entender el comportamiento
de estos materiales, diversos modelos micromecánicos han sido propuestos, en los cuales típicamente existen desplazamientos prescritos o condiciones de carga simples, como
compresión uniaxial o corte simple. Sin embargo, el caso de modelos micromecánicos de materiales porosos en donde la presión produce la deformación ha sido poco estudiado, y es precisamente el foco de esta tesis. Para lograr esto, desarrollamos una formulación variacional en deformaciones finitas para materiales porosos, en donde la presión produce la deformación, y que además permite varias condiciones de borde: desplazamientos uniformes, desplazamientos periódicos y tracción uniforme. Luego, aplicamos el modelo en simulaciones numéricas de tejido pulmonar, primero con un modelo alveolar esférico, y luego con un modelo alveolar basado en imágenes. Los resultados muestran que para el modelo esférico las distribuciones de tensión son diferentes para cada restricción cinemática, mientras que en el modelo basado en imágenes las distribuciones obtenidas son independientes de la restricción utilizada. Además, comparamos los modelos impulsados con presión con modelos con deformaciones prescritas equivalentes, obteniendo que entre ambos casos la tensión hidrostática experimenta un desplazamiento de sus valores, manteniendo la forma de la distribución, mientras que la tensión de von Mises no se ve ´
afectada. De forma interesante, los modelos impulsados por presión y con deformaciones prescritas pueden ser relacionados con ventilación mecánica y respiración espontánea, respectivamente, y los resultados obtenidos ayudan a entender las diferencias entre ambos
estados.
de estos materiales, diversos modelos micromecánicos han sido propuestos, en los cuales típicamente existen desplazamientos prescritos o condiciones de carga simples, como
compresión uniaxial o corte simple. Sin embargo, el caso de modelos micromecánicos de materiales porosos en donde la presión produce la deformación ha sido poco estudiado, y es precisamente el foco de esta tesis. Para lograr esto, desarrollamos una formulación variacional en deformaciones finitas para materiales porosos, en donde la presión produce la deformación, y que además permite varias condiciones de borde: desplazamientos uniformes, desplazamientos periódicos y tracción uniforme. Luego, aplicamos el modelo en simulaciones numéricas de tejido pulmonar, primero con un modelo alveolar esférico, y luego con un modelo alveolar basado en imágenes. Los resultados muestran que para el modelo esférico las distribuciones de tensión son diferentes para cada restricción cinemática, mientras que en el modelo basado en imágenes las distribuciones obtenidas son independientes de la restricción utilizada. Además, comparamos los modelos impulsados con presión con modelos con deformaciones prescritas equivalentes, obteniendo que entre ambos casos la tensión hidrostática experimenta un desplazamiento de sus valores, manteniendo la forma de la distribución, mientras que la tensión de von Mises no se ve ´
afectada. De forma interesante, los modelos impulsados por presión y con deformaciones prescritas pueden ser relacionados con ventilación mecánica y respiración espontánea, respectivamente, y los resultados obtenidos ayudan a entender las diferencias entre ambos
estados.
Creator
Álvarez Barrientos, Felipe
Date
2021-10-31
2021-04-16T13:18:13Z
2021-04-16T13:18:13Z
2021
Contributor
Hurtado Sepúlveda, Daniel
Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Rights
acceso abierto
Format
ix, 63 páginas
application/pdf
Language
en
Type
tesis de maestría
Identifier
10.7764/tesisUC/ING/57877
https://doi.org/10.7764/tesisUC/ING/57877
https://repositorio.uc.cl/handle/11534/57877