Diseño, modelado y ejecución de un experimento virtual de simulación híbrida de una estructura de ingeniería

Abstract

Las simulaciones h´ıbridas son de gran utilidad en el ´area de ingenier´ıa ya que combinan efectivamente dos metodolog´ıas diferentes de an´alisis de estructuras: las simulaciones computacionales y los ensayos experimentales. En general, las fallas en estructuras son fen´omenos locales y, en muchas ocasiones, complejas de analizar num´ericamente. Por esta raz´on, se implementa una simulaci´on h´ıbrida, en donde solo la parte compleja de an´alisis se la somete a ensayos experimentales y el resto de la estructura se lo analiza num´ericamente. En este trabajo se implementa una herramienta de simulaci´on h´ıbrida virtual para analizar una estructura de ingenier´ıa que est´a sometida bajo cargas s´ısmicas. El proceso de realizaci´on consta con el modelado en elementos finitos de una estructura de acero de 3 pisos, la partici´on de la subestructura en num´erica y experimental, el modelado de un actuador y, principalmente, el dise˜no de un controlador y un compensador para eliminar los errores que existe en la interfase entre la subestructura experimental y la num´erica: el error por rastreo de posici´on y el error por retraso de tiempo. Para realizar los experimentos virtuales se utiliz´o la herramienta de MATLAB, simulink. Se implement´o dos tipos de controladores, un controlador PID y un LQR, adem´as de un compensador. Los resultados muestran que un controlador LQR, con un RMS del 20%, es m´as efectivo para implementar en una simulaci´on h´ıbrida y as´ ı obtener resultados m´as aproximados a la din´amica de la estructura