מדידת שינויי כוח של רשת סיבים שנוצרה בעת עקירה בכוח חיצוני: 8 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

תאים מסוגלים לקיים אינטראקציה עם המטריצה החוץ -תאית הסובבת אותם (ECM) ויכולים לחול וגם להגיב לכוחות המופעלים על ידי ה- ECM. עבור הפרויקט שלנו, אנו מדמים רשת סיבים מקושרת שתשמש כ- ECM ורואה כיצד הרשת משתנה בתגובה לתנועה של אחת הנקודות. ה- ECM מעוצב כמערכת מקושרת של מעיינות הנמצאים בתחילה בשיווי משקל עם כוח נטו של אפס. כאשר כוח מופעל על הרשת בתגובה לתנועת הנקודות, אנו מנסים לגרום לנקודות המחוברות להגיב לכוח באופן שינסו לחזור לשיווי משקל. הכוח מנוטר על ידי המשוואה F = k*x כאשר k הוא קבוע האביב ו- x הוא השינוי באורך הסיבים. סימולציה זו יכולה לעזור לתת הבנה כללית של התפשטות כוח ברשתות סיביות שבסופו של דבר ניתן להשתמש בהן כדי לסייע לדמות מנגנון התמרה.

שלב 1: צור מטריצת NxN של ריבועים אחידים

כדי להתחיל את הקוד, אנו בוחרים ב- N אשר יקבע את ממדי הרשת שלנו (NxN). ניתן לשנות את הערך של N באופן ידני כדי לשנות את ממדי הרשת לפי הצורך. בדוגמה זו, N = 8 כך שיש לנו רשת נקודות 8x8. לאחר יצירת המטריצה, אנו מחברים את כל הנקודות במטריצה שאורכן 1 יחידה באמצעות נוסחת המרחק, מרחק = sqrt ((x2-x1)^2+(y2-y1)^2). על ידי כך, אנו מקבלים רשתות של ריבועים שכולן מרווחות באופן שווה ביחידה אחת. ניתן לראות זאת באיור 101.

שלב 2: אקראי את הרשת

בשלב זה, אנו רוצים לבצע אקראי את כל מיקומי הנקודות למעט הנקודות החיצוניות שיהוו את הגבול שלנו. לשם כך אנו מוצאים תחילה את כל קואורדינטות המטריצה השוות ל 0 או N. נקודות אלו הן אלה המרכיבות את הגבול. עבור הנקודות הבלתי -גבוליות, המיקום אקראי על ידי הוספת ערך אקראי שונה מ -5.5 ל -5 גם למיקומי x וגם y. ניתן לראות את התמונה האקראית המתוכננת באיור 1.

שלב 3: קבל מרחקים חדשים

לאחר יצירת הרשת האקראית שלנו, אנו מוצאים את המרחק בין נקודות מחוברות באמצעות נוסחת המרחק שוב.

שלב 4: בחר נקודה והשווה את המרחק מאותה נקודה לאחרים

בשלב זה נוכל לבחור נקודת עניין באמצעות הסמן, כפי שמוצג באיור 2. אין צורך להעביר את הסמן בדיוק לנקודה מכיוון שהקוד יתאים אותו לנקודת החיבור הקרובה ביותר. לשם כך, אנו מחשבים תחילה את המרחק בין כל הנקודות המחוברות לנקודה שבחרנו זה עתה. לאחר חישוב כל המרחקים, אנו בוחרים את הנקודה בעלת המרחק הקטן ביותר מהנקודה שנבחרה כדי להפוך לנקודה שנבחרה בפועל.

שלב 5: מעבר לנקודה חדשה

בשלב זה, באמצעות הנקודה שנבחרה בשלב הקודם, אנו מעבירים את הנקודה למיקום חדש. תנועה זו מתבצעת על ידי בחירת מיקום חדש עם הסמן שיחליף את המיקום הקודם. תנועה זו תשמש לדמות כוח המופעל עקב שינוי באורך הקפיץ. באיור הכחול כולו, מיקום חדש נבחר. באיור הבא ניתן להמחיש את התנועה באמצעות החיבורים הכתומים שהם המיקומים החדשים בניגוד לחיבורים הכחולים שהיו המיקומים הישנים.

שלב 6: כוח = מרחק K*

בשלב זה אנו מיישמים את כוח המשוואה = מרחק k*, כאשר k הוא 10 קבוע לסיבי קולגן. מכיוון שרשת הסיבים מתחילה במצב שיווי המשקל שלה, הכוח נטו הוא 0. אנו יוצרים וקטור אפס באורך המטריצה שיצרנו קודם לכן כדי לייצג שיווי משקל זה.

שלב 7: שנה את תנועת הרשת עקב הנקודה המועברת

בשלב זה אנו מדמים את תנועת הרשת בתגובה לתנועת הנקודות על מנת לחזור למצב שיווי המשקל שלה. אנו מתחילים במציאת המרחקים החדשים בין שתי נקודות. בעזרת זה אנו יכולים למצוא את השינוי באורך הסיבים על ידי הסתכלות על ההבדל בין המרחקים הישנים לחדשים. אנו יכולים גם לראות לאילו נקודות זזו וגם לנקודות שאליהן הם מחוברים על ידי השוואת מיקומי הנקודות החדשים והישנים. זה מאפשר לנו לראות אילו נקודות צריכות לנוע בתגובה לכוח המופעל. ניתן לפרק את כיוון התנועה למרכיבי x ו- y שלה, ונותן וקטור כיוון דו ממדי. בעזרת ערך k, שינוי המרחק ווקטור הכיוון, אנו יכולים לחשב את וקטור הכוח שבעזרתו ניתן להזיז את הנקודות שלנו לעבר שיווי משקל. אנו מפעילים את הקטע הזה של הקוד 100 פעמים, בכל פעם נעים במרווחים של כוח*.1. הפעלת הקוד 100 פעמים מאפשרת לנו בסופו של דבר להגיע שוב לשיווי משקל ועל ידי שמירה על תנאי גבול אנו רואים שינוי ברשת במקום פשוט שינוי שלם. ניתן לראות את תנועת הרשת באיור 3 כשהצהוב הוא המיקומים הנעים והכחול הוא הקודם.

שלב 8: קוד גמור

בחלק זה מצורף עותק של הקוד שלנו. אל תהסס לשנות אותו בהתאם לצרכיך באמצעות דוגמנות רשתות שונות!