Browsing by Author "Düring, Gustavo"

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    A unified framework for non-Brownian suspension flows and soft amorphous solids
    (2012) Lerner, Edan; Düring, Gustavo; Wyart, M.
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    Amorphous materials under stresses: understanding critical behavior
    (2022) Villarroel Cortés, Carlos Javier; Düring, Gustavo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    Gran parte de los materiales que utilizamos a diario no se comportan como un sólido elástico o un fluido newtoniano cuando se les aplica deformación. Dentro de la extensa lista de estos materiales que presentan características no lineales en cantidades macroscópicas, podemos encontrar muchos alimentos que consumimos o incluso la piel humana. Comprender estos comportamientos particulares actualmente representa un desafóo importante con aplicaciones en la industria y la medicina. Para responder algunas de las preguntas que estos materiales particulares presentan hoy en día, en esta tesis, utilizando simulaciones numéricas de alto nivel, estudiamos dos fenómenos no lineales críticos, el fenómeno de “Yielding” y el fenómeno de “Strain-Stiffening”. En particular, la transición de “Yielding” se observa en materiales donde, dependiendo de la tensión aplicada, es posible pasar de un estado mecánicamente estable a uno que fluye como un líquido. En este contexto, mediante simulaciones de partículas blandas, se realiza el cálculo de los exponentes críticos que gobiernan el régimen fluido para dos escenarios de esfuerzos aplicados, y se estudia cómo las estadísticas de avalanchas pueden caracterizar el flujo. Finalmente, para el fenómeno “Strain-Stiffening”, se propone un nuevo modelo de redes semi-flexibles capaces de replicar este comportamiento, donde un sistema blando se transforma en uno rígido mediante la aplicación de una deformación. A su vez, este modelo es capaz de explicar y predecir de buena manera los exponentes críticos que gobiernan la transición.
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    Breakdown of continuum elasticity in amorphous solids
    (2014) Lerner, E.; Düring, Gustavo
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    Breakdown of weak-turbulence and nonlinear wave condensation
    (2009) Düring, Gustavo; Picozzi, A.; Rica, S.
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    Effect of particle collisions in dense suspension flows
    (2016) Düring, Gustavo; Lerner, E.; Wyart, M.
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    Effects of stress in the growth of microbial biofilms
    (2023) Medina Boyd, Ignacio; Düring, Gustavo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    In active matter physics, bacteria are considered active agents that grow and reproduce by division. Some bacterial strains attach to surfaces forming biofilms which exhibit complex spatial behavior, governed by the internal and external physical interactions and many biological factors. Studies have been made about the biomechanical interactions that arise in such systems, but due to the complexity of the biological mechanisms, few conclusions about the dynamics of growth and underlying physics have been drawn. In the present work, we propose a simplified two dimensional biophysical model to reduce to a minimum the number of factors that affect dynamics of the system. Using numerical methods, we explore the parameter dependence of our model, applying different boundary conditions to our numerical simulations. Internal stresses and velocities within the system show an exponential profile that defines zones of buckling and a steady front that propagates the biofilm towards unoccupied regions. By taking averages over ensembles of cells, we create a continuous description of the system and compare the continuous theory to the dynamics given by the numerical simulations. We conclude that the modelled biofilm dynamics, stresses and growth agree to the theoretical results, and the growing front presents a characteristic length defined by the interplay between dynamical viscosity and cell stiffness.
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    Elastic weak turbulence : From the vibrating plate to the drum
    (2019) Hassaini, Roumaissa; Mordant, Nicolás; Miquel, Benjamin; Krstulovic, Giorgio; Düring, Gustavo
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    Exact result in strong wave turbulence of thin elastic plates
    (2018) Düring, Gustavo; Krstulovic, Giorgio
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    Growth Dynamics in a Mechanical Model of Cellular Colonies
    (2024) Álvarez Murphy, Fidel Gerardo; Düring, Gustavo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    Cellular colonies are structures of microorganisms that remain attached toeach other and/or to a surface. To study the effects of mechanical stress on thedynamics of a growing colony, a minimal discrete physical model of these cellu-lar systems is proposed considering only microscopic quantities from mechanicalforces, and a cell growth and division process. Using simulations that model thediscrete model evolution, macroscopic dynamics of contact and growth withinnon-motile circular-shaped cell colonies are successfully reproducible. To find alink between the microscopic quantities involved in the dynamics and the macro-scopic observables, an out-of-equilibrium continuum theory is developed.Theobserved dynamics in the discrete model are accurately described by the contin-uum theory at the mesoscopic limit, describing along the colony the existenceof maximum inner pressure and velocity as a function of microscopic quantities.Particularly, a constitutive relation between velocity and inter-particle overlapis found, describing that the growth dynamics of a colony are equivalent in twospatial configurations: a free and a channel-limited expansion. As a second partof this work, given the dynamics of the system, a competitive genetic surfingdynamic is studied considering two different cell strains in the channel-limitedconfiguration. The observed genetic surf shows a frequency distribution of domi-nance between strains that transits from an exponential law with exponent ´3{2to a log-normal distribution depending on the initial strain relative proportionand the channel width, suggesting that this system’s competitive dynamics canbe described by mean-field theories that describe growth processes.
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    Irreversibility and self-organization in hydrodynamic echo experiments
    (2009) Düring, Gustavo; Bartolo, D.; Kurchan. J.
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    Low-energy non-linear excitations in sphere packings
    (2013) Lerner, E.; Düring, Gustavo
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    Micromechanical theory of strain stiffening of biopolymer networks
    (2018) Rens, Robbie; Villarroel, Carlos; Düring, Gustavo; Lerner, Edan
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    Non-linear statistical dynamics of the elastic plate out of equilibrium
    (2021) Pavez Vásquez, Ignacio; Düring, Gustavo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    En este trabajo se realizó un estudio de las ecuaciones de Föppl-von Karman con el objetivo de entender la transición entre turbulencia de onda débil y fuerte. Para esto, se utilizó un método no-perturbativo proveniente de turbulencia hidrodinámica llamado \textit{Direct Interaction Approximation}. En esta tesis logramos establecer las ecuaciones DIA para las ecuaciones de Föppl-von Karman sujetas a inyección de energía y disipación viscosa. El formalismo se puede utilizar para otras ecuaciones de campo cuya no linealidad sea cúbica. A pesar que no se alcanzó a estudiar el comportamiento exacto de estas ecuaciones, se analizó el estado estacionario. Así, se logró determinar una condición para que esto ocurriera y se demostró la íntima relación de dicho estado con la relación de Fluctuación-Disipación. Comentarios sobre las dificultades para realizar simulaciones numéricas se pueden encontrar al final de la tesis. En este trabajo se realizó un estudio de las ecuaciones de Föppl-von Karman con el objetivo de entender la transición entre turbulencia de onda débil y fuerte. Para esto, se utilizó un método no-perturbativo proveniente de turbulencia hidrodinámica llamado Direct Interaction Approximation(DIA). En esta tesis logramos establecer las ecuaciones DIA para las ecuaciones de Föppl-von Karman sujetas a inyección de energía y disipación viscosa. El formalismo se puede utilizar para otras ecuaciones de campo cuya no linealidad sea cúbica. A pesar que no se alcanzó a estudiar el comportamiento exacto de estas ecuaciones, se analizó el estado estacionario. Así, se logró determinar una condición para que esto ocurriera y se demostró la íntima relación de dicho estado con la relación de Fluctuación-Disipación. Comentarios sobre las dificultades para realizar simulaciones numéricas se pueden encontrar al final de la tesis.
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    Phases of higher spin black holes: Hawking-Page, transitions between black holes, and a critical point.
    (2017) Bañados, Máximo; Düring, Gustavo; Faraggi Ugalde, Alberto Tomás; Reyes, Ignacio A.
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    Statistical mechanics of Monte Carlo sampling and the sign problem
    (2010) Düring, Gustavo; Kurchan, Jorge
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    Statistics and Properties of Low-Frequency Vibrational Modes in Structural Glasses
    (2016) Lerner, Edan; Düring, Gustavo; Bouchbinder, Eran
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    Symmetry induced four-Wave capillary wave turbulence
    (2009) Düring, Gustavo; Falcón, C.