Proyectos
Estudio por dinámica molecular de la resistencia a la falla por tracción de un modelo estadístico inspirado en el bambú Guadua Angustifolia
Resumen
La Guadua angustifolia es un bambú americano utilizado ampliamente en Colombia como material de construcción y como materia prima para la elaboración de muebles y artesanías, que presenta una resistencia a la flexión varias veces superior al de la madera tradicional. Aunque una causa posible de esta resistencia reside en que la Guadua (al igual que la fibra de carbono) inserta fibras de gran resistencia dentro de una matriz de un tejido mucho más blando – la parénquima -, este último también presenta una estructura peculiar, pues alterna al azar células largas y cortas en tubos paralelos que corren en dirección axial. El objetivo de este proyecto es determinar si esta alternancia aleatoria de tamaños de células aumenta efectivamente la resistencia del tejido parénquima ante deformaciones de tracción y flexión. En efecto, en trabajos anteriores sobre modelos de la parénquima en el plano radial [G. Villalobos, F. Kun, y J.D. Muñoz, Phys. Rev. E 84, 041114 (2011)] hemos podido determinar mediante simulaciones de elementos discretos que el desorden estructural aumenta la resistencia del material a la fractura por secado, y es posible que algo similar ocurra aquí. Para investigarlo, proponemos un modelo bi-dimensional de elementos discretos donde las células se representan por rectángulos ordenados en tubos paralelos que pueden alternar aleatoriamente células largas y cortas, como en el tejido real. Las células se unen por resortes frágiles, que se rompen cuando la fuerza que ejercen supera cierto valor umbral, que distribuye también de manera aleatoria entre dos valores límite. Luego, el sistema total se someterá a deformaciones crecientes de tracción o flexión, y se monitoreará la estadística de las avalanchas de rupturas y los valores de deformación para los cuales ocurre la falla final, para determinar si cambian al pasar de un material con todas las células de la misma longitud a otro donde se alternan al azar dos longitudes, como en el material real. De esta manera esperamos determinar si esta alternancia aumenta o no la resistencia del material, y obtener así conocimientos valiosos para el diseño futuro de materiales bio-inspirados más resistente.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:MÓDULO PARA LA INSCRIPCIÓN DE JÓVENES INVESTIGADORES DE COLCIENCIAS - 2013
Modalidad:MÓDULO PARA LA INSCRIPCIÓN DE JÓVENES INVESTIGADORES DE COLCIENCIAS - 2013
Responsable