Materiales

Los materiales son necesarios para definir superficies, secciones y cuerpos sólidos. Las propiedades del material influyen en las rigideces de estos objetos.

Nombre

Puede asignar cualquier nombre al material. Si el nombre coincide con una entrada de la biblioteca, RFEM leerá las propiedades del material guardadas. Para seleccionar el material de la biblioteca, haga clic en el botón al final de la línea de entrada. La toma de materiales se describe en el capítulo Biblioteca de materiales.

En los materiales de la biblioteca, los 'Valores fundamentales del material' están predefinidos y no se pueden modificar. Si desea usar valores personalizados del material, marque la casilla de verificación Material personalizado en la sección 'Opciones' (ver sección Material personalizado).

Base

La pestaña Base gestiona los parámetros fundamentales del material. También ofrece opciones de control para propiedades especiales que puede definir en pestañas adicionales.

Categorías

En esta sección, define el tipo de material y el modelo de material.

Tipo de material

El tipo de material determina qué parámetros y coeficientes son relevantes para el diseño. Esta clasificación también fija los coeficientes de seguridad parcial del material, que se consideran en el diseño según la normativa.

En un material de la biblioteca, uno de los siguientes tipos de material está predefinido.

Modelo de material

En la lista se pueden seleccionar los siguientes modelos de material:

Isotrópico | Lineal elástico

Las propiedades de rigidez lineal-elástica del material son independientes de la dirección. Se pueden describir como sigue:

Se aplican las siguientes condiciones:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (para superficies y cuerpos sólidos; ilimitado hacia arriba para barras)

La matriz de flexibilidad (inverso de la matriz de rigidez) para superficies es:

Ortótropo | Lineal elástico (Superficies)

En este modelo de material se pueden definir propiedades de rigidez que varían en las dos direcciones de la superficie x e y. Así, se pueden representar propiedades de materiales como plásticos reforzados con fibra de vidrio, losas nervadas, o las direcciones de tensión de losas armadas. Los ejes de la superficie x e y son perpendiculares entre sí en el plano de la superficie.

Para definir diferentes propiedades del material en las direcciones x e y, active la casilla de verificación Material personalizado en la sección 'Opciones'. En la pestaña Ortótropo | Lineal elástico (Superficies) puede entonces establecer los parámetros del material.

Para una matriz de rigidez positiva definida, se deben cumplir las siguientes condiciones:

• E_x > 0; E_y > 0
• G_yz > 0; G_xz > 0; G_xy > 0
• $$\left|{\mathrm{\nu }}_{\mathrm{xy}}\right|<\sqrt{\frac{{\mathrm{E}}_{\mathrm{x}}}{{\mathrm{E}}_{\mathrm{y}}}}$$

  Coeficiente de Poisson

El coeficiente de Poisson puede definirse para ambas direcciones ortótropas. Los índices para ν_xy y ν_yx se interpretan de la siguiente manera: el primer índice representa la deformación en la dirección del esfuerzo, el segundo índice representa la contracción transversal a la dirección del esfuerzo.

Ortótropo | Lineal elástico (Cuerpos sólidos)

En el modelo de material ortotrópico tridimensional, las propiedades elásticas se pueden definir separadamente para todas las direcciones del cuerpo sólido. Para definir diferentes propiedades del material en cada dirección, active la casilla de verificación Material personalizado en la sección 'Opciones'. En la pestaña Ortótropo | Lineal elástico (Cuerpos sólidos) puede entonces establecer los parámetros del material.

Los elementos de la matriz de rigidez calculados a partir de las entradas se especifican en la pestaña 'Ortótropo | Lineal elástico (Cuerpos sólidos) - Matriz de rigidez'.

Isotrópico | Madera | Lineal elástico (Barras)

Este modelo de material está disponible para materiales del tipo 'Madera'. Por ejemplo, puede representar las propiedades de un panel OSB en un modelo de barra que capture las diferentes rigideces en función del nivel de montaje. Puede establecer la orientación del panel en la pestaña Isotrópico | Madera | Lineal elástico (Barras) mediante las dos listas.

Ortótropo | Madera | Lineal elástico (Superficies)

Para materiales del tipo 'Madera', este modelo de material permite controlar el módulo de Young en relación con la acción estructural como pared o placa, así como el módulo cortante G_xy: Por ejemplo, los paneles OSB presentan rigideces dependientes de la dirección según el nivel de montaje en el modelo.

Los parámetros de rigidez se pueden definir en la pestaña Ortótropo | Madera | Lineal elástico (Superficies). En materiales de madera de la biblioteca están predefinidos valores estándar. Para definir diferentes propiedades del material en cada dirección, active primero la casilla de verificación Material personalizado en la sección 'Opciones'.

Valores fundamentales del material

En esta sección de la pestaña 'Base' se especifican las características más importantes del material.

Modulo de elasticidad

El módulo de Young describe la relación entre el esfuerzo normal y la deformación.

Módulo de cizalladura

El módulo de cizalladura G, también llamado módulo de deslizamiento, es el segundo parámetro para describir el comportamiento elástico de un material lineal, isotrópico y homogéneo. La deformación en este caso se basa en un esfuerzo de cizalladura.

Coeficiente de Poisson

El coeficiente de Poisson ν, también conocido como número de Poisson, se requiere para determinar la contracción lateral. En materiales isotrópicos suele estar entre 0,0 y 0,5. A partir de un valor de 0,5 (por ejemplo, goma), se asume que no hay material isotrópico.

La relación entre el módulo de Young, el módulo de cizalladura y el coeficiente de Poisson en un material isotrópico se describe en la ecuación Coeficiente de Poisson.

Si introduce un Material personalizado con sus propiedades isotrópicas, RFEM calculará el coeficiente de Poisson a partir de los valores del módulo de Young y del módulo de cizalladura. Puede cambiar esta configuración predeterminada en la lista 'Tipo de definición' si es necesario.

Tipo de definición

Peso específico / Densidad

El peso específico γ describe el peso del material por unidad de volumen. Este valor es particularmente importante para el caso de carga "Propio peso": La carga automática propia del modelo se calcula a partir del peso específico y las áreas de sección de las barras usadas, o de las superficies y cuerpos sólidos.

La densidad ρ describe la masa del material por unidad de volumen. Este valor es necesario para estudios dinámicos.

Coeficiente de dilatación térmica

El coeficiente de dilatación térmica α describe la relación lineal entre los cambios de temperatura y longitud (deformación del material al calentarse, contracción al enfriarse).

El coeficiente de dilatación térmica es relevante para los tipos de carga 'Temperatura' y 'Cambio de temperatura'.

Opciones

Las casillas de verificación en esta sección de la pestaña 'Base' permiten influir en las propiedades del material. Al activar una opción, se agregarán nuevas pestañas.

Material personalizado

En los materiales de la biblioteca, los valores característicos del material están predefinidos. Por lo tanto, no se pueden cambiar directamente en los campos de entrada. Para ajustar las propiedades de un material, active la casilla de verificación 'Material personalizado'. Con esto, los campos de entrada de los valores de propiedad fundamentales en la pestaña 'Base' se habilitarán. También puede cambiar los valores específicos de diseño en la pestaña 'Valores del material' (ver imagen Ajustar valores del material). En la pestaña 'Modificación de rigidez', es posible escalar el módulo de Young y el módulo de cizalladura globalmente con un factor (ver imagen Ajustar rigidez del material).

Dependiente de la temperatura

Para definir un material lineal elástico con propiedades de esfuerzo-deformación dependientes de la temperatura, active las casillas de verificación 'Personalizado' y 'Dependiente de la temperatura'. Luego puede establecer los valores materiaales dependientes de la temperatura en la pestaña Dependiente de la temperatura.

Valores del material

En la pestaña Valores del material se especifican todos los valores característicos que juegan un papel en el análisis estático y en el diseño de los complementos.

Modificación de rigidez

La pestaña Modificación de rigidez se muestra cuando ha marcado la opción Material personalizado en la pestaña 'Base'. Aquí puede ajustar globalmente la rigidez del material, por ejemplo, para considerar factores de seguridad o propiedades del material reducidas.

En la lista de la sección 'Tipo de modificación', hay dos opciones disponibles:

• Factor de división para los módulos de E y G
• Factor de multiplicación para los módulos de E y G

Ingrese en la sección 'Parámetros' el factor con el que se debe ajustar la rigidez del material.

Si hay un material con propiedades ortotrópicas, en la pestaña Ortótropo | Lineal elástico se pueden ajustar los módulos de E y G, así como los coeficientes de Poisson (ver imagen Matriz de rigidez). Si activa la opción 'Establecer elementos de la matriz de rigidez' en la pestaña Ortótropo | Lineal elástico | Matriz de rigidez, también puede definir manualmente los elementos de la matriz de rigidez.

Dependiente de la temperatura

La pestaña Dependiente de la temperatura se muestra cuando se han marcado las opciones Material personalizado y Dependiente de la temperatura en la pestaña 'Base'. Aquí puede describir los valores característicos del material dependientes de la temperatura. Las propiedades materiales dependientes de la temperatura se consideran para objetos sometidos a esfuerzos térmicos debido a temperatura o cambio de temperatura. Para el cálculo de las cargas térmicas, se aplica la temperatura final de cada paso.

Seleccione un valor característico del material, como el módulo de Young, en la lista 'Valor característico dependiente de la temperatura'. Luego, use el botón para crear las filas de tabla necesarias, donde pueda ingresar las temperaturas y sus valores correspondientes fila por fila. Con el botón también puede importar datos desde una tabla de Excel.

La 'Temperatura de referencia' establece las rigideces para los objetos que no tienen cargas térmicas. Por ejemplo, si el valor de referencia es de 300 °C, el reducido módulo de Young de ese punto de la curva de temperatura se aplicará a todas las barras y superficies.

Biblioteca de materiales personalizados

Puede guardar un material personalizado en una biblioteca como plantilla. Así, no tendrá que volver a definir las propiedades del material para otros proyectos.

Guardar material

Para guardar el material actual como un material personalizado, haga clic en el botón en la parte inferior de la sección 'Valores fundamentales del material' después de definir los valores característicos del material.

Aparecerá el cuadro de diálogo 'Nuevo material personalizado'.

Ingrese el nombre del material en el campo 'Nombre'. Si es necesario, puede ajustar los valores característicos. Con OK, guarda entonces el material personalizado en la biblioteca.

Leer material

Para leer un material personalizado de la biblioteca, haga clic en el botón en la sección 'Valores fundamentales del material'.

Aparecerá el cuadro de diálogo 'Editar material personalizado'. En esta biblioteca con sus materiales guardados (ver imagen Cuadro de diálogo 'Nuevo material personalizado'), puede seleccionar la entrada adecuada y luego confirmar con OK.

Si ha leído un material personalizado y desea cambiar las propiedades de forma general, puede ajustar los valores característicos del material con el botón (en la sección 'Valores fundamentales del material') en la biblioteca.

Configurar ubicación de almacenamiento de la biblioteca

La biblioteca con los materiales personalizados está guardada por defecto en el archivo user_library_material.dbm en el directorio de configuraciones del usuario. Puede verificar esta ubicación en las Opciones del programa.

Seleccione el elemento Biblioteca de material del usuario (1) en la categoría Base de datos. Luego, muestre la carpeta del archivo user_library_material.dbm mediante el botón (2). Si desea utilizar otra biblioteca de materiales que esté en una unidad de red de su empresa, defina la ruta al archivo y haga clic en 'Guardar'. También puede transferir su archivo a otra computadora y establecer allí la ruta de almacenamiento correspondiente en el mismo cuadro de diálogo.