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Descripción
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| La arquitectura biónica, como parte principal de la Biónica, trata de diseñar y construir edificios basados en diseños y líneas de formas naturales imitando los principios geométricos de la naturaleza. Existen diferentes tipos de criaturas naturales para modelar en el campo de la arquitectura biónica. Esta tesis se centró en la articulación de la columna vertebral como un buen ejemplo de estructuras naturales flexibles y adaptadas que son similares a otras articulaciones humanas, al tener estas seis características clave, 1- forma estética al armonizar en respuesta a las fuerzas ambientales, 2- complejidad, facilitando simultáneamente para funciones de flexión, extensión, abducción, aducción, rotación y circunducción, 3- comodidad al asegurar la estabilidad en diferentes posiciones, 4- dinámica al facilitar el equilibrio a través de movimientos flexibles y fuerzas internas y externas, 5- sistema estructural de luces y 6- forma modular por su estructura repetida. Los roles desempeñados por la articulación de la columna vertebral son muy similares al tipo de rol requerido dentro del diseño industrial y de la construcción, por lo que es un elemento natural que puede informar el futuro de la arquitectura y el diseño industrial. Esta simulación se realiza mediante el uso de la combinación de programas y software de biología, construcción, matemáticas, mecánica y computación. Sin embargo, la simulación de dicha estructura requeriría una simplificación de la complejidad estructural y material de la articulación de la columna vertebral de acuerdo con los recursos arquitectónicos y de construcción disponibles. Esto, a su vez, también facilitaría el proceso de modelado de tales estructuras para la bioingeniería y la construcción de prótesis, así como otras estructuras. Para hacer las nuevas estructuras basadas en la columna lumbar humana al tener sus propiedades anatómicas y mecánicas en el método de FE para la construcción de uniones y estructuras adicionales, en esta tesis se utilizó una metodología basada en cuatro fases: primero se hizo la FE de madera utilizando una combinación de software diferente con los datos de tomografía computarizada, fórmula verificada y técnicas para calcular el modelo, y la combinación de materiales, cargas y propiedades geométricas de los datos del modelo validado, en segundo lugar, se eliminaron sus materiales en cuatro pasos continuos, en tercer lugar, despojado de sus estructuras en cuatro pasos continuos también, y finalmente fue escalado 10 y 100 veces más para comprobar su sensibilidad para modelar las juntas del edificio y la estructura del edificio. El modelo en cada parte de la metodología se validó al comparar sus datos de presión intradiscal (IDP) y rango de movimiento (ROM) con datos experimentales in vitro e in vivo. Hemos demostrado que los resultados de estas estructuras de elementos finitos en desarrollo fueron consistentes con los datos experimentales de IDP y ROM in vivo e in vitro en todas las direcciones y en todos los niveles de desarrollo, simplificaciones y escalado. Además, la nueva junta y estructura del edificio puede tolerar cargas de compresión de 102 y 104 veces, y los momentos de 103 y 106 veces más grandes que el tamaño normal en 10 y 100 veces la escala respectivamente en cada dirección con una buena reducción en la cantidad de estrés. El método de modelado validado introducido en este estudio se puede utilizar para futuras investigaciones de fabricación de implantes y prótesis, modelado basado en la columna lumbar humana para futuras juntas de construcción (10 veces a escala), diseño industrial, estructura de construcción (100 veces a escala) y alto - edificios de gran altura debido a la forma modular de la columna vertebral humana en su sección lumbar con su capacidad de tolerar estas grandes cantidades de cargas en diferentes direcciones, teniendo la respuesta interna y externa a diferentes tipos de cargas y siendo adaptables a la naturaleza. | |
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Internacional
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Si |
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ISBN
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Tipo de Tesis
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Doctoral |
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Calificación
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Sobresaliente |
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Fecha
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18/09/2019 |