Xarici Güclə Yerdəyişdikdə Yaranan Fiber Şəbəkənin Güc Dəyişikliklərini Ölçmək: 8 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

Hüceyrələr ətrafdakı hüceyrədaxili matrislə (ECM) qarşılıqlı əlaqə qura bilirlər və ECM tərəfindən tətbiq olunan qüvvələrə həm tətbiq edə, həm də cavab verə bilərlər. Layihəmiz üçün, ECM rolunu oynayacaq və bir nöqtənin hərəkətinə cavab olaraq şəbəkənin necə dəyişdiyini görəcək bir -birinə bağlı liflər şəbəkəsini simulyasiya edirik. ECM, başlanğıcda sıfır sıfır qüvvəsi ilə tarazlıqda olan bir -birinə bağlı bir yay sistemi kimi modelləşdirilmişdir. Nöqtə hərəkətinə cavab olaraq şəbəkəyə güc tətbiq edildikdə, bağlı nöqtələrin tarazlığa qayıtmağa çalışacaq şəkildə qüvvəyə reaksiya vermələrini təmin etməyə çalışırıq. Güc F = k*x tənliyi ilə izlənilir, burada k yay sabitidir və x lif uzunluğundakı dəyişiklikdir. Bu simulyasiya, lifli şəbəkələrdə qüvvə yayılması haqqında ümumi bir anlayış verməyə kömək edə bilər ki, nəticədə mexanotransdüksiyanı simulyasiya etmək üçün istifadə oluna bilər.

Addım 1: Vahid Kvadratlardan NxN Matrisi yaradın

Kodu başlatmaq üçün şəbəkəmizin (NxN) ölçülərini təyin edəcək N seçirik. Şəbəkə ölçülərini lazım olduqda dəyişdirmək üçün N dəyəri əl ilə dəyişdirilə bilər. Bu nümunədə N = 8 olduğu üçün 8x8 nöqtələr şəbəkəsinə sahibik. Matris yarandıqdan sonra, məsafə düsturundan istifadə edərək 1 vahid uzunluğa malik olan bütün nöqtələri birləşdiririk, məsafə = sqrt ((x2-x1)^2+(y2-y1)^2). Bunu etməklə, hamısı eyni ölçüdə 1 vahidlə ayrılmış kvadratlar şəbəkəsi əldə edirik. Bunu şəkil 101 -də görmək olar.

Addım 2: Şəbəkəni təsadüfi etmək

Bu addımda, sərhədimizi meydana gətirəcək xarici nöqtələr istisna olmaqla, bütün nöqtə yerlərini təsadüfi etmək istəyirik. Bunu etmək üçün əvvəlcə 0 və ya N -ə bərabər olan bütün matris koordinatlarını tapırıq. Bu nöqtələr sərhədi təşkil edən nöqtələrdir. Sərhəd olmayan nöqtələr üçün, yer həm x və y mövqelərinə -5 ilə.5 arasında fərqli bir təsadüfi dəyər əlavə etməklə təsadüfi olaraq təsnif edilir. Təsvir edilmiş təsadüfi şəkli Şəkil 1 -də görmək olar.

Addım 3: Yeni Məsafələr əldə edin

Təsadüfi şəbəkəmiz qurulduqdan sonra yenidən məsafə düsturundan istifadə edərək əlaqəli nöqtələr arasındakı məsafəni tapırıq.

Addım 4: Bir Nöqta seçin və O nöqtədən Başqalarına Məsafəni müqayisə edin

Bu addımda, Şəkil 2 -də göstərildiyi kimi, kursoru istifadə edərək maraqlandığımız bir nöqtəni seçə bilərik. İmleci tam olaraq nöqtənin üzərinə aparmaq lazım deyil, çünki kod onu ən yaxın əlaqə nöqtəsinə uyğunlaşdıracaq. Bunu etmək üçün əvvəlcə bütün bağlı nöqtələr ilə seçdiyimiz nöqtə arasındakı məsafəni hesablayırıq. Bütün məsafələr hesablandıqdan sonra, seçilmiş nöqtədən ən kiçik məsafəyə malik olan nöqtəni seçirik ki, əsl seçilmiş nöqtə olaq.

Addım 5: Yeni bir nöqtəyə keçin

Bu addımda, əvvəlki addımda seçilmiş nöqtəni istifadə edərək, nöqtəni yeni bir yerə köçürürük. Bu hərəkət, əvvəlki mövqeyi əvəz edəcək kursorla yeni bir mövqe seçilərək edilir. Bu hərəkət, yay uzunluğunun dəyişməsi səbəbindən tətbiq olunan qüvvəni simulyasiya etmək üçün istifadə ediləcək. Mavi rəngdə yeni bir yer seçilir. Növbəti şəkildə, hərəkət, köhnə yerlər olan mavi bağlantıların əksinə, yeni yerlər olan narıncı bağlantılar ilə görüntülənə bilər.

Addım 6: Force = K*məsafəsi

Bu addımda qüvvə = k*məsafə tənliyini tətbiq edirik, burada k kollagen lifləri üçün sabit 10 -dur. Fiber şəbəkəsi tarazlıq vəziyyətində başladığı üçün xalis qüvvə 0 -dır. Bu tarazlığı təmsil etmək üçün əvvəllər yaratdığımız matrisin uzunluğu sıfır vektoru yaradırıq.

Addım 7: Daşınan Nöqtəyə görə Şəbəkə Hərəkətini dəyişdirin

Bu addımda, tarazlıq vəziyyətinə qayıtmaq üçün nöqtə hərəkətinə cavab olaraq şəbəkənin hərəkətini simulyasiya edirik. İki nöqtə arasındakı yeni məsafələri tapmaqla başlayırıq. Bununla köhnə və yeni məsafələr arasındakı fərqə baxaraq lif uzunluğunun dəyişməsini tapa bilərik. Həm də yeni və köhnə nöqtə yerlərini müqayisə edərək hansı nöqtələrin köçdüyünü və bağlı olduqları nöqtələri də görə bilərik. Bu, tətbiq olunan qüvvəyə cavab olaraq hansı nöqtələrin hərəkət etməli olduğunu görməyə imkan verir. Hərəkətin istiqaməti x və y komponentlərinə bölünərək 2D istiqamət vektoru verir. K dəyərini, məsafə dəyişikliyini və istiqamət vektorunu istifadə edərək nöqtələrimizi tarazlığa doğru hərəkət etdirmək üçün istifadə edilə bilən qüvvə vektorunu hesablaya bilərik. Kodun bu hissəsini hər dəfə güc artımları ilə hərəkət edən 100 dəfə işlədərik. Kodu 100 dəfə işlətmək nəticədə yenidən tarazlığa qovuşmağımıza imkan verir və sərhəd şərtlərinə riayət etməklə sadəcə bütün bir keçid əvəzinə şəbəkədə bir dəyişiklik görürük. Şəbəkə hərəkəti Şəkil 3 -də görülə bilər ki, sarı hərəkət edən mövqelərdir və mavi əvvəlkilərdir.

Addım 8: Bitmiş Kod

Bu hissəyə kodumuzun bir nüsxəsi əlavə edilmişdir. Müxtəlif şəbəkələri modelləşdirərək ehtiyaclarınıza uyğun olaraq dəyişdirməkdən çekinmeyin!