Validación experimental y numérica del análisis modal en una viga en voladizo mediante LabVIEW y simulación por elementos finitos

  • Dunia Lisbet Dominguez Galvez Universidad Estatal del Sur de Manabí
  • Gery Lorenzo Marcillo Merino Universidad Estatal del Sur de Manabí
  • Dayana Michelle Castro Chilàn Universidad Estatal del Sur de Manabí
  • Julio Cesar Pino Tarragò Universidad Estatal del Sur de Manabí
Palabras clave: análisis modal experimental, método de elementos finitos, correlación numérico-experimental, estructuras mecánicas, validación estructural, LabVIEW

Resumen

Este estudio presenta una validación cruzada entre los resultados del análisis modal experimental (EMA) y el análisis numérico mediante el método de los elementos finitos (FEM) aplicado a una viga en voladizo. Para el ensayo físico se empleó un sistema de adquisición de datos NI CompactDAQ y el entorno LabVIEW, utilizando técnicas de excitación por impacto con martillo instrumentado, en combinación con acelerómetros piezoeléctricos. El modelo numérico fue desarrollado en SolidWorks y simulado con Autodesk Inventor Nastran y LISA. La comparación de frecuencias naturales evidenció una alta concordancia entre ambos enfoques, con errores relativos menores al 12% en los cinco primeros modos. La metodología, implementada sobre una estructura simple, demuestra potencial para ser aplicada en el análisis dinámico de sistemas más complejos, tales como componentes mecánicos, edificaciones o puentes.Este enfoque representa una alternativa viable y de bajo costo para validación estructural en entornos académicos, industriales o de diagnóstico estructural básico

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.

Citas

.Ewins, D. J. (2000). Modal testing: Theory, practice and application (2.ª ed.). Research Studies Press.

.Rao, S. S. (2011). Mechanical vibrations (5.ª ed.). Pearson.

.Chopra, A. K. (2012). Dynamics of structures (4.ª ed.). Prentice Hall.

.Nuñez, A. G. (2005). Modal Assurance Criterion as a tool for structural model updating. Journal of Sound and Vibration, 283, 269–294. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2004.04.036

.Brehm, M., Weber, P., & Maas, S. (2020). Model updating and validation of dynamic structural behavior using measured modal data. Mechanical Systems and Signal Processing, 138, 106586. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2019.106586

.Sohn, H., & Farrar, C. R. (2001). Damage diagnosis using time series analysis of vibration signals. Smart Materials and Structures, 10(3), 446–451. https://doi.org/10.1088/0964-1726/10/3/303

.Zhang, H., et al. (2021). An improved MAC-based approach for mode shape correlation and structural damage localization. Journal of Sound and Vibration, 492, 115790. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2020.115790

.Ramírez, L., & Cueva, A. (2022). Experimental and numerical correlation in structural dynamics of cantilever beams using low-cost equipment. Engineering Structures, 253, 113681. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.113681

.González, J., et al. (2023). Modal testing in resource-constrained environments: Methodological adaptations and educational applications. Measurement, 213, 112708. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2022.112708

.Law, S. S., & Zhu, X. Q. (2005). Modeling and updating of a cantilever beam using experimental modal data. Journal of Sound and Vibration, 285(3), 715–736. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2004.09.007

.PCB Piezotronics Inc. (2019). Accelerometers Technical Guide. Depew, NY.

.National Instruments. (2020). LabVIEW Platform Overview [Tech. Rep.]. Austin, TX.

.Autodesk Inc. (2021). Inventor Nastran Simulation Guide. San Rafael, CA.

LISA FEA. (2022). User Manual and Modal Analysis Guide (ver. 8.0).

Publicado
2025-07-09
Cómo citar
Dominguez GalvezD. L., Marcillo MerinoG. L., Castro ChilànD. M., & Pino TarragòJ. C. (2025). Validación experimental y numérica del análisis modal en una viga en voladizo mediante LabVIEW y simulación por elementos finitos. Ciencias De La Ingeniería Y Aplicadas, 9(2), 200-208. https://doi.org/10.61236/ciya.v9i2.1112
Sección
Artículo de investigación