Efficient and accurate methods for computational simulation of netting structures with mesh resistance to opening

Resumen

La investigación actual en simulación computacional de artes de pesca se centra en modelos numéricos eficientes capaces de predecir con precisión el comportamiento del material de la red. Esta tesis es un compendio de artículos relativos al desarrollo de un nuevo modelo que incluye la resistencia a la apertura. En primer lugar, se desarrollan varios modelos de rigidez no lineal para un hilo de red. El hilo es modelado como una viga biempotrada y su respuesta fuerzadesplazamiento es calculada mediante análisis por elementos finitos y aproximada por tres modelos diferentes. Se obtienen diferentes variantes en función de la expresión utilizada para aproximar dicha respuesta. El modelo propuesto supera las desventajas de los modelos previos. El modelo está basado en la rigidez a flexión, por tanto, se presenta también un procedimiento para cuantificarla. Aunque la metodología es similar a la de estudios previos, en esta tesis se aportan nuevas contribuciones, como un montaje experimental más simple.En cuanto a la simulación, el funcionamiento de un arte de pesca viene determinado principalmente por su posición de equilibrio. En esta tesis se comparan la robustez y eficiencia de los métodos de minimización de energía basados en el gradiente y del método de Newton-Raphson, aplicándolos a un conjunto de problemas representativos. Finalmente, se desarrolla una formulación basada en masas suspendidas para modelar la red. La formulación de masas suspendidas es ampliamente utilizada para modelar la red, pero en esta tesis los muelles que radicionalmente conectan los nodos son remplazados por el modelo de hilo propuesto. Además, los nudos de la red son modelados como esferas en lugar de masas puntuales. Aunque las expresiones del modelo propuesto son más complejas que las de los muelles, se demuestra que ambos modelos tienen un coste computacional similar. Para validar el modelo, un paño de red es simulado y comparado con resultados experimentales En cuanto a la simulación, el funcionamiento de un arte de pesca viene determinado principalmente por su posición de equilibrio. En esta tesis se comparanla robustez y eficiencia de los métodos de minimización de energía basados en el gradiente y del método de Newton-Raphson, aplicándolos a un conjunto de problemas representativos. Finalmente, se desarrolla una formulación basada en masas suspendidas para modelar la red. La formulación de masas suspendidas es ampliamente utilizada para modelar la red, pero en esta tesis los muelles que tradicionalmente conectan los nodos son remplazados por el modelo de hilo propuesto. Además, los nudos de la red son modelados como esferas en lugar de masas puntuales. Aunque las expresiones del modelo propuesto son más complejas que las de los muelles, se demuestra que ambos modelos tienen un coste computacional similar. Para validar el modelo, un paño de red es simulado y comparado con resultados experimentales.