Métodos CAD/CAE aplicados a la generación de nuevas mallas tensegríticas de doble capa: = CAD/CAE methods applied to the generation of new doublé-layer tensegrity grids
- Autores: Valentín Gómez Jáuregui
- Directores de la Tesis: César Otero González (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Cantabria ( España ) en 2015
- Idioma: español
- Número de páginas: 207
- Tribunal Calificador de la Tesis: Luis Villegas Cabredo (presid.), Guillermo Peris Fajarnés (secret.), Julien Averseng (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: UCrea
- Resumen
- español
Los principales temas que trata esta investigación son los mosaicos (o teselados), las mallas de doble capa (MDC) y las mallas tensegríticas de doble capa (MTDC). La diferencia entre estos dos últimos tipos de estructuras radica en el concepto de Tensegridad, un fenómeno de �rigidez suspendida�. Las tensegridades constan de componentes aislados comprimidos (generalmente barras) que se encuentran dentro de una red traccionada continua (habitualmente cables o membranas), de tal modo que los miembros en compresión no se tocan entre sí y están unidos únicamente por medio de elementos traccionados, que son los que delimitan espacialmente dicho sistema, que está en equilibrio y es estable por sí mismo.
En esta tesis se intenta discernir si es posible generar nuevos tipos de MTDC por medio de métodos CAD/CAE. El CAD (diseño asistido por ordenador) es el empleo de programas de ordenador para ayudar a la creación, modificación y optimización del diseño. El CAE (ingeniería asistida por ordenador) utiliza aplicaciones informáticas para desempeñar tareas de análisis ingenieriles. No existe mucha variedad de MTDC; la mayoría de ellas está compuesta por yuxtaposición de módulos tensegríticos básicos, lo que limita el espectro de soluciones posibles. La motivación última para llevar a cabo esta investigación es indagar en nuevos enfoques que permitan generar MTDC innovadoras, estudiar los diferentes grados de libertad para su composición y abrir una nueva línea de investigación para el análisis geométrico y estructural de mallas novedosas.
Para conseguir este objetivo, la metodología aquí propuesta está basada en el uso de un nuevo procedimiento llamado Manipulaciones de Rot-Umbela, capaz de generar nuevas estructuras de Tensegridad de manera secuencial y sistemática. Este enfoque tiene en consideración herramientas informáticas (principalmente CAD/CAE) con el fin de descubrir un proceso sistemático de obtención de estructuras tensegríticas derivadas de MDC y MTDC ya existentes.
Los resultados, tras la aplicación de las Manipulaciones de Rot-Umbela a estructuras existentes, han sido nuevas MTDC y nuevos módulos tensegríticos. Además, hemos observado que, mediante estas novedosas operaciones, es posible obtener MTDC ya existentes pero que hasta la fecha habían sido compuestas de manera distinta y desde un enfoque diferente. Asimismo, en esta tesis se han desarrollado otros trabajos entre los que se pueden citar: la propuesta de una nueva nomenclatura para mosaicos y MDC, que permite definir y crear teselados y mallas de forma inequívoca y automática; STICCI.eu, una aplicación informática para análisis de las revisiones bibliográficas (p.ej. influencia de autores más relevantes, revistas, comunicaciones, etc.); y un procedimiento para el diseño, fabricación, y construcción de una MTDC plegable.
Como conclusión, se ha abierto una nueva vía para el descubrimiento de tensegridades innovadoras, lo que confirma la viabilidad de encontrar más fácilmente aplicaciones para este tipo de construcciones. Adicionalmente, se han identificado algunas otras interesantes oportunidades como futuras líneas de investigación.
- English
The main subjects of this research are tessellations (or mosaics), double-layer grids (DLGs) and double-layer tensegrity grids (DLTGs). The difference between the last two kinds of structures is the concept Tensegrity, a principle of �suspended rigidity�. Tensegrity structures have isolated components in compression (usually bars or struts) inside a net of continuous tension (usually cables, tendons or membranes), in such a way that the compressed members do not touch each other and the pre-stressed tensioned members delineate the system spatially.
This thesis is trying to discern if it is possible to generate new types of DLTGs by means of CAD/CAE methods. CAD (Computer-Aided Design) deals with the use of computer systems to assist in the creation, modification, or optimization of a design. CAE (Computer-Aided Engineering) establishes the use of computer software to assist in engineering analysis tasks. There are not many types of different DLTGs; in fact, most of them are composed by basic modules juxtaposed one beside each other and the current varieties are limited. The motivation of this work is investigating new methods to create innovative DLTGs, study the different degrees of freedom for their composition and open a new line of research for the geometrical and structural analysis of novel kinds of grids.
In order to do so, the methodology proposed here is based on the use of a novel process called Rot-Umbela Manipulation, which is able to generate new tensegrity space frames in a systematic manner. This approach will take into consideration the intensive use of software tools (mainly CAD/CAE) to find out a systematic process for manipulating existing DLGs and DLTGs.
The results of applying Rot-Umbela Manipulations to existing structures have permitted new DLTGs and new tensegrity modules to be found. We have also observed that, by means of applying these new operations, it is conceivable to obtain other DLTGs already in existence that up to this point had been composed in a different manner by using different approaches. Moreover, this research has also proposed the following: a new nomenclature for tessellations and DLG, which permits to define their unequivocal and automatic generation; STICCI.eu, a software tool that improves the analysis of literature reviews (e.g. the influence of different authors, journals, papers, etc.); and a procedure for the design, fabrication and construction of a deployable DLTG.
In conclusion, this work opens a new door to the discovery of novel tensegrity structures, broadening the range of potential applications for which these constructions may be employed. Furthermore, a range of opportunities for further research exist, related to the lines of enquiry opened in this work as discussed at the end of this thesis.
- español
