Examinando por Materia "Análisis de elementos finitos"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Absorción Óptica en pozos cuánticos dobles de InGaN/AlGaN con deformación uniaxial: efectos de la estequiometría y los campos eléctricos autoinducidos
    (Universidad EIA, 2024) Botero Correa, Maximiliano; Restrepo Arango, Ricardo León
    RESUMEN: En este trabajo se calcula la absorción óptica no lineal para las transiciones intersubbandas de electrones en un sistema de cuatro niveles de energía en pozos cu{anticos dobles de AlGaN/InGaN con tensión uniaxial, teniendo en cuenta el efecto de las concentraciones de aluminio y de indio en la polarización de la nanoestructura, y se estudia la modificación del tamaño de los pozos y de la barrera central. La dependencia de la estequiometría de las barreras de AlGaN y de los pozos de InGaN afecta al perfil de la banda de conducción, la masa efectiva del electrón y la constante dieléctrica estática, además de la magnitud de los campos eléctricos autoinducidos. El potencial de confinamiento de los electrones está determinado por las diferencias en las constantes de red de los materiales de las barreras y de los pozos cuánticos, y el perfil queda configurado de la siguiente manera: AlρGa1−ρN/InyGa1−yN/AlϕGa1−ϕN/InyGa1−yN/AlρGa1−ρN. Estas diferencias generan no solo brechas de energ´ıa entre los materiales, sino también campos eléctricos autoinducidos y autopolarizaciones. En este trabajo se estudian y discuten los resultados de la dependencia de la energía con la concentración de los materiales del pozo y la barrera, y también se varían las longitudes de ambos. Estos efectos afectan a los valores de las transiciones intersublime de los estados de electrones confinados y a los elementos de la matriz de dipolo. Los valores de energ´ıa y las funciones de onda se calculan dentro de la aproximación de masa efectiva en función de las coordenadas y se utiliza la técnica de elementos finitos (FEM). Debido al perfil asimétrico del potencial generado, las probabilidades electr´onicas pueden estar bien localizadas para diferentes configuraciones del ancho del pozo cuántico, el ancho de la barrera central y las concentraciones de cada material. Los cálculos de las propiedades ópticas se realizan en el marco del enfoque de la matriz de densidad compacta y el método iterativo. Sin embargo, el acoplamiento entre ambos pozos cuánticos puede manipularse modulando la deformación. Los resultados revelan una dependencia significativa de las resonancias ópticas no lineales en las concentraciones de In y Al, así como en la anchura de los pozos cu{anticos. Las resonancias de las respuestas ópticas se encuentran en el espectro entre el infrarrojo lejano y el visible.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Diseño de endoprótesis de tobillo y banco de pruebas
    (Universidad EIA, 2019) Toro Zapata, Sebastián; Vargas Barrientos, Maria Fernanda; Torres Velásquez, Andrés
    Las endoprótesis de tobillo son unas de las prótesis con mayor índice de rechazo en comparación con las prótesis de otras articulaciones, esto se debe principalmente a la ausencia de estudios enfocados a reproducir la anatomía normal del tobillo y la biomecánica de la articulación. El tobillo es una de las articulaciones del cuerpo humano que más lesiones sufre, la articulación cuyo cartílago experimenta la mayor cantidad de estrés biomecánico debido al gran número de grados de libertad además de los múltiples esfuerzos a los que dicha articulación está sometida; este proyecto permitirá entregar el diseño de una prótesis de tobillo que ayude a dar solución a estos diversos problemas que afectan el desempeño en el tiempo de dicho artefacto, su realización seguirá una metodología por objetivos, apoyados de diferentes softwares de modelado y simulación además de un análisis de marcha que entregarán los parámetros de rendimiento mecánico de la prótesis. Los resultados del diseño se compararán con los esfuerzos obtenidos de un análisis de marcha realizado a un grupo de personas en un artículo de revisión; una vez se compare los resultados del diseño con los datos de las personas sanas, el resultado esperado del diseño propuesto será un desempeño mecánico similar al de las personas sanas. Por último, se realizarán pruebas al diseño de la prótesis propuesto, en un banco de pruebas diseñado específicamente para la articulación, simulando el movimiento de flexo-extensión del tobillo con una carga de compresión.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Evaluación del efecto de la razón corona-implante en la distribución de esfuerzos en implantes dentales por Método de los Elementos Finitos
    (Universidad EIA, 2024) Fernández Barrera, Valentina; Mercado Navarro, Fredy Andrés
    RESUMEN: el propósito de este trabajo es determinar los efectos de la razón corona/implante (C/I) en la distribución de los esfuerzos en las estructuras del implante y en el hueso circundante. Para ello, se utilizó un análisis de elementos finitos tridimensional para simular la distribución de esfuerzos bajo cargas estáticas axiales y oblicuas en escenarios de disponibilidad y no disponibilidad ósea. Se evaluaron implantes de longitud variable (10, 6 y 4 mm) con una corona de longitud constante de 8 mm, trabajando con las siguientes razones C/I: 0.8:1, 1.3:1, y 2:1. El hueso se simuló como un material ortótropo para asemejarse a la anisotropía del mismo. Los materiales utilizados para la simulación de la estructura del implante fueron Roxolid y titanio grado IV, que se usan en las estructuras de referencia Straumann. Se lograron desarrollar y simular 12 modelos. Los resultados reflejan que un incremento en la razón C/I no influye en los valores de esfuerzo generados en el implante ni en el hueso circundante bajo cargas verticales y en condiciones de buena disponibilidad ósea, sin embargo, bajo cargas oblicuas, se observó un incremento del esfuerzo con el aumento de la razón C/I. Además, se encontraron resultados que difieren de estudios anteriores, estableciendo que en condiciones de baja disponibilidad ósea y bajo cargas verticales, un incremento en la razón C/I disminuye el esfuerzo en el hueso cortical.