Universitat Internacional de Catalunya
Tècniques de Modelització i Simulació
Altres llengües d'impartició: català, castellà,
Professorat
Envieu un correu electrònic per concertar una cita.
Presentació
Prof. Behnam Mobaraki bmobaraki@uic.es
Aquest curs introdueix els principis fonamentals de les equacions diferencials i el Mètode d'Elements Finit (FEM). També explora diversos escenaris pràctics en els àmbits de la mecànica estructural, transferència de calor, dinàmica de fluids i circuits elèctrics, demostrant les seves aplicacions en el camp de la Bioenginyeria.
La docència de lassignatura es realitza en anglès.
Requisits previs
L'assignatura s'imparteix en anglès, de manera que cal tenir un coneixement suficient d'aquest idioma com per poder seguir les explicacions i assimilar part de l'material didàctic proporcionat. L'assignatura utilitza tècniques matemàtiques que cal conèixer prèviament: matriu de rigidesa, sistemes d'equacions i ús del programari de programació MATLAB.
Objectius
1. Coneix els fonaments de les equacions diferencials.
2. Coneix els fenòmens físics rellevants que influeixen en els models de Bioingeniería.
3. Introduir els conceptes bàsics del mètode d'elements finits (FEM).
4. Estudiar la solució d'equacions diferencials utilitzant el programari COMSOL.
5. Presentar diversos mètodes per a modelar en Bioingeniería i ciències de la vida amb el programari COMSOL.
6. Estudiar diversos casos d'aplicació pràctica.
Competències/Resultats d’aprenentatge de la titulació
- CN01 - Descriure els aspectes relacionats amb la bioenginyeria basant-se en llibres específics de la matèria juntament amb publicacions científiques a la frontera del coneixement.
- CN06 - Definir els principis fonamentals de les tecnologies que s’empren en el disseny i la fabricació de micro i nanosensors en àrees biotecnològiques.
- CP01 - Interpretar dades rellevants (normalment dins de la seva àrea d’estudi) per emetre judicis que incloguin una reflexió sobre temes rellevants d’índole social, científica o ètica.
- CP04 - Produir estructures fixes i removibles en les aplicacions de dispositius mèdics.
- CP08 - Aplicar les metodologies i eines biotecnològiques per a la recerca, desenvolupament i producció de productes i serveis.
- HB01 - Comunicar de manera oral o escrita idees, problemes i solucions a un públic tant especialitzat com no especialitzat.
- HB04 - Avaluar l’impacte social i mediambiental de les solucions tècniques a través de l’anàlisi i l’aplicació dels principis i mètodes de qualitat.
- HB05 - Integrar una tercera llengua, habitualment l’anglès, en un ambient multilingüe i multidisciplinari, amb un nivell oral i escrit adequat i aplicant la terminologia pròpia de la bioenginyeria.
- HB07 - Relacionar el benestar amb la globalització i la sostenibilitat, i aconseguir habilitats per a l’ús de la tècnica, la tecnologia, l’economia i la sostenibilitat de manera equilibrada i compatible entre aquestes.
- HB12 - Avaluar els sistemes i processos de fabricació, metrologia i control de qualitat.
- HB14 - Discriminar els conceptes de l’enginyeria que es poden aplicar en el camp de la biologia i de la salut.
Resultats d’aprenentatge de l’assignatura
En finalitzar aquesta matèria, els alumnes seran capaços de:
● Distingir els fonaments conceptuals i metodològics de les diferents plataformes que formen la bioenginyeria: biotecnologia, nanotecnologia, farmacologia, immunologia, microbiologia, modelització, proteòmica i genòmica, drug delivery, project management, etc.
● Aplicar els fonaments de la bioenginyeria en camps com l’enginyeria de teixits, les ortesis, les pròtesis dentals, la creació d’una start-up, la sostenibilitat i el disseny, la fabricació i la caracterització de nous dispositius mèdics.
● Definir les característiques dels implants, pròtesis dentals, fèrules radiològiques i quirúrgiques, relacionant-les amb la osteointegració, la rehabilitació protèsica i la prescripció facultativa.
● Definir els materials i els processos utilitzats en la fabricació dels implants, pròtesis dentals, fèrules radiològiques i quirúrgiques.
Continguts
1 Introducció
1.1 Principals passos en la solució del problema de la Bioenginyeria.
1.2 Física rellevant que afecta el comportament dels models de Bioenginyeria.
1.3 Tipus d'estrès i tensió.
2 Equacions diferencials
2.1 Equació diferencial ordinària (ODE).
2.2 Equació diferencial parcial (PDE).
3 MATLAB
3.1 Resolució d'ODE i PDE en MATLAB
3.2 Resolució de models de bioenginyeria en MATLAB.
4 Mètode dels elements finits (FEM)
4.1 Anàlisi 1D d'elements finits
4.2 La teoria de l'elasticitat en l'anàlisi 2D (Plane stress & Plane strain).
5 COMSOL
5.1 Anàlisi 2D i disseny de models de Bioenginyeria.
5.2 Anàlisi 3D i disseny de models de Bioenginyeria.
Metodologia i activitats formatives
Modalitat totalment presencial a l'aula
Les activitats es poden agrupar en quatre grans tipus: sessions expositives, sessions participatives, sessions pràctiques i estudi individual o en grup.
Sistemes i criteris d'avaluació
Modalitat totalment presencial a l'aula
L'avaluació de l'assignatura serà la següent:
•Treballs: 15%
•Activitat de classe: 20%
•Examen parcial: 30% (15 de octubre de 2024)
•Projecte final: 35%
Per aprovar l'assignatura, l'estudiant superarà l'examen parcial amb un mínim de 5,0 i els treballs i les activitats de classe són obligatòries. A més, el plagi, la còpia o qualsevol altra acció que es pugui considerar engany serà zero en aquest apartat d'avaluació. A més, el plagi durant els exàmens suposarà la suspensió immediata de tota l'assignatura.
Bibliografia i recursos
- Dokos S (2016) Modelling organs, tissues, cells, and devices using MATLAB and COMSOL multiphysics. Springer.
- Kattan P (2006) MATLAB guide to finite elements, second edition. Springer
- Simmons G.F. (2016) Differential equations with applications and historical notes. Springer.
Període d'avaluació
- E1 09/01/2026 P2A03 12:00h