RT Dissertation/Thesis
T1 Estudio de la relación entre tipo estructural y función biológica en la tela de araña orbicular
A1 Soler Trujillo, Alejandro Mahy
AB La tela de araña orbicular es una estructura ligera, capaz de detener presas aéreas cuyas masas son muy superiores a la de ésta. Además, la tela es renovada constantemente por la araña en ciclos que duran habitualmente un día, lo que permite que este animal adapte las características geométricas y resistentes a las condiciones externas cambiantes con objeto de mejorar la funcionalidad de la tela y, por tanto, favorecer su propia supervivencia. En la presente tesis se estudian las relaciones existentes entre tipo estructural y función biológica en la tela de araña orbicular, empleando una aproximación metodológica fundamentada en la Mecánica de Sólidos. Para ello se han desarrollado modelos numéricos y analíticos, y se han utilizado así mismo los resultados experimentales recabados por el autor de la tesis durante su estancia predoctoral en el Oxford Silk Group. Durante el desarrollo de los modelos se ha prestado especial atención a la consideración de los efectos más relevantes presentes en el comportamiento dinámico de las telas de araña: geometría, comportamiento mecánico de la seda, fuerza aerodinámica, o pretensión en los hilos de seda. Así mismo, se han modelado las solicitaciones de mayor relevancia a las que se ve sometida la tela de araña: impacto y viento, que desafían su resistencia estructural, y vibraciones, utilizadas por la araña como sistema de ecolocalización. El uso de modelos ha permitido realizar estudios paramétricos, quehan contribuido a clarificar el papel que aspectos tales como las fuerzasaerodinámicas, la presencia de hilos en zonas específicas, la pretensión olas propiedades del hilo de seda, juegan en el comportamiento de la telade araña como estructura y, por tanto, en el desempeño de su funciónbiológica.Los resultados de la tesis presentan valor tanto en el ámbito dela biología, dado que aportan nuevas claves sobre el comportamientomecánico y la evolución de las telas orbiculares, como en el ámbito de laingeniería, en tanto que permiten aprovechar su evolución experimentadaa lo largo de cientos de millones de años para el diseño de nuevasestructuras bio-inspiradas.
AB The orbicular spider web is a lightweight structure capable of arrestingaerial prey with masses several orders of magnitude higher than thatof the web itself. Moreover, the web is constantly rebuilt by the spider,typically in daily cycles, which allows this animal to tailor the geometricand mechanical characteristics to the evolving external conditions. Thispermits to improve the functionallity of the web and to favor thesurvivality of the spider.The present thesis studies the relation between the structuraltypology and the biological function in spider orbicular webs, usinga methodological approach based on Solid Mechanics. To that aimnumerical and analytical models have been developed. The experimentalresults collected by the autor of the thesis during his stay in the OxfordSilk Group have been also used.For the deveolpment of the models, particular attention has beenpaid to consider the most relevant effects playing a role in the dynamicresponse of spider orb-webs: geometry, mechanical behaviour of the silk,aerodynamic drag, or thread pre-stress. Likewise, the most importantsolicitations acting on the web have been accounted: prey impact andwind, which challenge the structural strength, and vibrations, used bythe spider to identify the position of the excitation source.The usage of models permitted to perform parametric analyses, thatcontributed to clarify the role played in the structural response of the web by aspects such as aerodynamic force, presence of threads in specificpositions, pre-stresses, or silk mechanical properties.The results presented in the thesis are valuable both in the biologicalfield, given that they provide a new insight in the mechanical behaviourand evolution of spider webs, and in the engineering field, since thepermit to take advantage of hundreds of millions of years of evolutionfor the design of new bio-inspired structures.
YR 2017
FD 2017-10
LK https://hdl.handle.net/10016/26269
UL https://hdl.handle.net/10016/26269
LA spa
NO Mención Internacional en el título de doctor
DS e-Archivo
RD 30 abr. 2024