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Los científicos están empleando supercomputadoras para evaluar el estrés


Con la creciente demanda de recursos de nuestra sociedad impulsada por la tecnología, las personas buscan cada vez más formas de trazar la composición, las propiedades y el nivel de rendimiento de una serie de materiales, con algunos investigadores centrando la atención en el grafeno, mientras que otros están dispuestos a crear nuevos materiales innovadores que cambian de forma.

Parte de esta ecuación también implica examinar la forma en que se comportarán los materiales en una serie de diversas condiciones. Ahora, un equipo de investigadores está buscando una forma radical de medir el estrés que sufren los materiales mediante el uso de supercomputadoras. Para el trabajo se emplearon supercomputadoras Jetstream y Comet.

En el nivel atómico, a las supercomputadoras se les asignó la tarea de simulaciones de interacción de fuerzas que involucraban cristales, cada uno compuesto por240,000 átomos.

Un punto de partida para la investigación

Basando su trabajo en el concepto basado en la física de la fuerza dividida por área, así como en el concepto de que hay un aspecto simétrico a enfatizar, la supercomputadora fue desarrollada esencialmente para probar esta teoría, desde el nivel material hasta el atómico, con la objetivo de "examinar los orígenes teóricos de la simetría del tensor de tensiones e identificar las suposiciones y malas interpretaciones que conducen a su propiedad simétrica".

Revisión de supuestos antiguos

Las simulaciones de dinámica molecular realizadas a través de la supercomputadora permitieron a los investigadores desafiar muchas suposiciones teóricas sobre el estrés, principalmente que la teoría de la simetría se mantendría en las pruebas de estrés virial atómico y resistente.

"La propiedad simétrica comúnmente aceptada de un tensor de tensión en la mecánica del continuo clásico se basa en ciertas suposiciones, y no serán válidas cuando un material se resuelva en una resolución atomística.

[L] as fórmulas de esfuerzo virial atómico o de esfuerzo Hardy ampliamente utilizadas subestiman significativamente el esfuerzo cerca de un concentrador de esfuerzo, como un núcleo de dislocación, una punta de grieta o una interfaz, en un material bajo deformación ", explica Liming Xiong, Iowa State University Aerospace Profesor Asistente de Ingeniería y coautor del artículo.

Las implicaciones de las simulaciones

La fortaleza de esta investigación es que ofrece un enfoque más integral del estrés que producirá perspectivas tanto (1) micro y (2) escala macro. Tal nivel de modelado multiescala, cree el equipo, puede beneficiar a los investigadores de una amplia gama de disciplinas científicas, especialmente en el diseño de vidrio y metal. El factor de empañamiento, por ejemplo, podría ser dramáticamente diferente.

"Multiescala está tratando de tender un puente sobre el continuo atomístico. Con el fin de desarrollar una metodología para el modelado multiescala, necesitamos tener definiciones consistentes para cada cantidad en cada nivel. Esto es muy importante para el establecimiento de un continuo atomístico concurrente autoconsistente computacional herramienta.

Con esa herramienta, podemos predecir el rendimiento del material, las cualidades y los comportamientos de abajo hacia arriba. Con solo considerar el material como una colección de átomos, podemos predecir su comportamiento. El estrés es solo un trampolín. Con eso, tenemos las cantidades para unir el continuo ", compartió Xiong.

Los detalles sobre el estudio aparecen en un artículo, titulado "Asimetría del tensor de tensión a nivel atómico en materiales homogéneos y no homogéneos", que se publicó el 5 de septiembre en la Actas de la Royal Society A diario.


Ver el vídeo: Micro-swimmers in a supercomputer (Octubre 2021).