ソフトマテリアルのモデリングのためのオープンソースソフトウェア開発(Now There’s an Open-Source Software for Modeling Soft Materials)

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2025-03-04 タフツ大学

タフツ大学の物理学者ティム・アサートン教授率いる研究チームは、ソフトマテリアルの形状最適化問題を解決するためのオープンソースソフトウェア「Morpho」を開発しました。このソフトウェアは、有限要素法を用いて材料を小さな形状に分割し、各ノードにおける材料特性、力、境界条件をモデル化する方程式を生成します。これにより、システム全体の最適な形状を予測することが可能となります。Morphoは、心血管ステントの設計や製薬成分の製造など、さまざまな分野での応用が期待されています。

<関連情報>

形状最適化と形状シフト問題のためのプログラム可能な環境 A programmable environment for shape optimization and shapeshifting problems

Chaitanya Joshi,Daniel Hellstein,Cole Wennerholm,Eoghan Downey,Emmett Hamilton,Samuel Hocking,Anca S. Andrei,James H. Adler & Timothy J. Atherton
Nature Computational Science  Published:27 December 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s43588-024-00749-7

ソフトマテリアルのモデリングのためのオープンソースソフトウェア開発(Now There’s an Open-Source Software for Modeling Soft Materials)

Abstract

Soft materials underpin many domains of science and engineering, including soft robotics, structured fluids, and biological and particulate media. In response to applied mechanical, electromagnetic or chemical stimuli, such materials typically change shape, often dramatically. Predicting their structure is of great interest to facilitate design and mechanistic understanding, and can be cast as an optimization problem where a given energy function describing the physics of the material is minimized with respect to the shape of the domain and additional fields. However, shape-optimization problems are very challenging to solve, and there is a lack of suitable simulation tools that are both readily accessible and general in purpose. Here we present an open-source programmable environment, Morpho, and demonstrate its versatility by showcasing a range of applications from different areas of soft-matter physics: swelling hydrogels, complex fluids that form aspherical droplets, soap films and membranes, and filaments.

0101機械設計
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