Miguel Raúl Guzmán Prado - Modelamiento y simulación de sistemas con Simulink

6.5.1 Ejemplo 1. Vibración libre sin amortiguamiento

6.6 Vibración libre con amortiguamiento

6.6.1 Ejemplo 2. Vibración libre con amortiguamiento

Capítulo 7. Sistemas de un grado de libertad bajo excitaciones arbitrarias mediante el uso de Matlab y Simulink

7.1 Introducción

7.2 Ejemplo 1. Excitación sinusoidal

7.3 Ejemplo 2. Excitación cosenoidal

7.4 Ejemplo 3. Excitación triangular

7.5 Ejemplo 4. Excitación trapezoidal

7.6 Ejemplo 5. Excitación escalonada 1

7.7 Ejemplo 6. Excitación escalonada 2

7.8 Ejemplo 7. Excitación de pulso 1

7.9 Ejemplo 8. Excitación de pulso 2

7.10 Ejemplo 9. Excitación arbitraria 1

7.11 Ejemplo 10. Excitación arbitraria 2

7.12 Ejemplo 11. Excitación arbitraria 3

7.13 Ejemplo 12. Excitación sísmica

Capítulo 8. Análisis lineal-elástico de modelos planos

8.1 Introducción

8.2 Planteamiento del problema

8.2.1 Fuerzas elásticas

8.2.2 Fuerzas amortiguadoras

8.2.3 Fuerzas de inercia

8.3 Modelos matemáticos para pórticos planos

8.3.1 Modelo simplificado de corte

8.3.2 Modelo de viga en voladizo

8.4 Modelos matemáticos para pórticos planos

Capítulo 9. Matriz de masa, amortiguamiento y rigidez para pórticos bidimensionales mediante el uso de Matlab

9.1 Introducción

9.2 Pórtico bidimensional de un piso

9.2.1 Masa

9.2.2 Matriz de rigidez y rigidez lateral

9.2.3 Amortiguamiento

9.3 Pórtico bidimensional de tres pisos

9.3.1 Matriz de masa

9.3.2 Matriz de rigidez y matriz de rigidez lateral

9.3.3 Matriz de amortiguamiento de Rayleigh

9.3.4 Matriz de amortiguamiento de Caughey

9.4 Pórtico bidimensional de diez pisos

9.4.1 Matriz de masa

9.4.2 Matriz de rigidez y matriz de rigidez lateral

9.4.3 Matriz de amortiguamiento de Rayleigh

9.4.4 Matriz de amortiguamiento de Caughey

Capítulo 10. Modelamiento y simulación de pórticos bidimensionales mediante el uso de Matlab y Simulink

10.1 Introducción

10.2 Pórtico bidimensional de un piso

10.2.1 Ejemplo 1. Pórtico de un piso mediante el uso de Matlab

10.2.2 Ejemplo 2. Pórtico de un piso mediante el uso de Simulink

10.3 Pórtico bidimensional de tres pisos

10.3.1 Ejemplo 3. Pórtico de 3 pisos mediante el uso de Matlab

10.3.2 Ejemplo 4. Pórtico de tres pisos mediante el uso de Simulink

10.4 Pórtico bidimensional de diez pisos

10.4.1 Ejemplo 5. Pórtico de 10 pisos mediante el uso de Matlab

10.4.2 Ejemplo 6. Pórtico de tres pisos mediante el uso de Simulink

Bibliografía

Anexos

El avance de la ciencia y de la tecnología parece no tener límites. En general, situaciones que hasta hace algunos años parecían de ciencia ficción, hoy en día son posibles y normales. El siglo xxi debe ser considerado como el siglo de la tecnología, la comunicación y la innovación.

Las formas de vida han cambiado considerablemente y por ende también la forma de enseñar y estudiar. Las personas tienen un entorno tecnológico con acceso a información prácticamente ilimitada, herramientas muy poderosas con las que no contábamos en nuestra etapa universitaria.

Hoy en día, las carreras profesionales que ofrecen las universidades han cambiado no solo en su plan de estudios sino también en su metodología de enseñanza. Las diversas ramas de la ingeniería no son la excepción.

Estas profesiones, en general, requieren de muchas herramientas matemáticas del pensamiento computacional como soporte que permitan modelar y simplificar todos los cálculos numéricos inherentes a ellos. Especialmente, en la ingeniería estructural es fundamental su uso. Actualmente, una de las herramientas más poderosas es el Matlab, un sistema de cómputo numérico que ofrece un entorno de desarrollo integrado con un lenguaje de programación propio. Es un programa que cuenta con usuarios en los ámbitos empresarial y educativo en más de 180 países. En lo que se refiere a las universidades, es muy usado con fines académicos y de investigación.

El libro Modelamiento y simulación de sistemas con Simulink. Aplicaciones en ingeniería estructural es un texto desarrollado específicamente para sistemas de modelos de uno y más grados de libertad, donde se desarrollan los siguientes tópicos:

– Uso del lenguaje de programación Matlab.

– Uso del editor de Matlab para realizar cálculos y programas usando variables, vectores, matrices y las funciones predefinidas del lenguaje.

– Se realizan scripts donde se utilizan las funciones de entrada y salida, mostrando gráficos con sus parámetros configurados.

– Se muestran scripts con las estructuras de control de selección e iteración, así como la creación de funciones definidas por el usuario.

– Se realizan programas con Interfaz gráfica en Matlab, usando los controles Panel, Push Button, ListBox, Table, Slider, Check Box, Radio Button y Button Group. Se configura el Tool Bar y el Menu Bar.

– Se utiliza el simulador Simulink, que trabaja sobre el entorno de MatLab con un guide visual que permite modelar y simular sistemas dinámicos.

Todos los aspectos mencionados son expuestos de manera muy clara y precisa, acompañados de sus fundamentos teóricos correspondientes.

Considero que este texto es un aporte muy valioso tanto para los estudiantes como para los profesionales de la ingeniería. Los autores, Miguel Raúl Guzmán Prado y Raúl Franco Guzmán López, son dos jóvenes y talentosos ingenieros civiles, quienes con sus conocimientos y experiencia nos brindan con este texto una valiosa y poderosa herramienta de desarrollo ilimitado.

Édgar Valcárcel Pollard Magíster en Ingeniería y docente en la Universidad de Lima

Este libro nació como producto de las clases del curso “Modelamiento y Simulación de Sistemas en Ingeniería Estructural con Simulink”, dictado en la Facultad de Ingeniería y Arquitectura de la Universidad de Lima y en el Instituto de Investigación de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería, con la participación de estudiantes e ingenieros de varias universidades, en su mayoría de la Carrera de Ingeniería Civil. Durante su desarrollo, los participantes interactuaron con Matlab y concluyeron que dicho software es una poderosa herramienta para el aprendizaje; como resultado de habérseles mostrado la enorme capacidad de Matlab y Simulink en la implementación de modelos matemáticos, asociados a temas de ingeniería, mediante diagramas de bloques. De nuestra etapa universitaria recordamos las dificultades y limitaciones en el aprendizaje de muchos cursos debido al desconocimiento, tanto de los alumnos como de los docentes, de softwares de cálculo numérico y visualización gráfica como Matlab. Es así como surge la idea de realizar una publicación que sea de alcance global, permitiendo a los lectores enfrentar problemas de ingeniería en un rango amplio de disciplinas.

El presente texto integra dos temas fundamentales: el uso de funciones inter-nas de Matlab como soporte fundamental del cálculo numérico y visualización gráfica, y el modelado de sistemas dinámicos mediante diagrama de bloques de Simulink. Un soporte fundamental previo al inicio del trabajo con Simulink es presentado en los dos primeros capítulos, donde el lector encontrará una gran variedad de ejemplos por replicar (ya sea en la ventana de comandos de Matlab o en el editor de Matlab), lo cual permitirá familiarizarse satisfactoriamente con el entorno de este. El tercer capítulo posibilitará al lector centrarse en la forma de trabajo de Simulink a través de una introducción y una gran variedad de ejemplos por replicar en el editor de Simulink. A partir del cuarto capítulo se presenta una breve descripción del fundamento teórico de sistemas de uno y varios grados de libertad junto a desarrollos numéricos en Matlab, con la finalidad de establecer los datos de ingreso de los modelos en Simulink y a la vez complementándose con el desarrollo del código fuente de dichos modelos.