Los materiales son necesarios para la definición de superficies, secciones y sólidos. Las propiedades de material influyen en las rigideces de estos objetos.
Nombre
Puede definir cualquier nombre para el material. Si la designación coincide con una entrada de la biblioteca, RFEM lee las propiedades del material almacenadas. Para seleccionar el material en la biblioteca, haga clic en el botón
al final de la línea de entrada. La adopción de materiales se describe en el capítulo Biblioteca de materiales.
En los materiales de la biblioteca, las 'Propiedades básicas del material' están fijadas de forma predeterminada y no se pueden modificar. Si desea utilizar propiedades personalizadas del material, marque en la sección 'Opciones' la casilla Material definido por el usuario (véase la sección Material definido por el usuario).
Base
La pestaña Base gestiona los parámetros básicos del material. También ofrece posibilidades 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 controla qué parámetros y coeficientes son relevantes para el cálculo. Esta clasificación también determina los coeficientes parciales de seguridad del material, que se tienen en cuenta en el cálculo según la norma aplicable.
En un material de la biblioteca, uno de los siguientes tipos de material está predefinido.
Modelo de material
En la lista están disponibles los siguientes modelos de material:
Isótropo | Lineal elástico
Las propiedades de rigidez lineal-elásticas del material son independientes de la dirección. Se pueden describir de la siguiente manera:
|
E |
Módulo de elasticidad |
|
G |
Módulo de cortante |
|
ν |
deformación transversal |
Se aplican las siguientes condiciones:
- E > 0
- G > 0
- -1 < ν ≤ 0,5 (para superficies y sólidos; para barras ilimitado hacia arriba)
La matriz de elasticidad (inversa de la matriz de rigidez) para superficies es:
Orótropo | Lineal elástico (superficies)
En este modelo de material se pueden definir propiedades de rigidez que se manifiestan de forma diferente en las dos direcciones de la superficie x e y. De este modo se pueden representar, por ejemplo, las propiedades del plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV), de losas nervadas o las direcciones de la tensión de forjados armados. Los ejes de la superficie x e y son perpendiculares entre sí en el plano de la superficie.
Para definir propiedades de material diferentes para las direcciones x e y, active en la sección 'Opciones' la casilla Material definido por el usuario. En la pestaña Orótropo | Lineal elástico (superficies) puede entonces definir los parámetros del material.
Para una matriz de rigidez definida positiva deben cumplirse las siguientes condiciones:
- Ex > 0; Ey > 0
- Gyz > 0; Gxz > 0; Gxy > 0
El coeficiente de Poisson puede definirse para ambas direcciones de ortotropía. Los índices de νxy y νyx se asignan de la siguiente manera: el primer índice representa cada vez la deformación en la dirección de la tensión, y el segundo índice la deformación negativa perpendicular a la dirección de la tensión.
Orótropo | Lineal elástico (sólidos)
En el modelo de material ortótropo tridimensional se pueden definir por separado las rigideces elásticas en todas las direcciones del sólido. Para definir propiedades de material diferentes para cada dirección, active en la sección 'Opciones' la casilla Material definido por el usuario. En la pestaña Orótropo | Lineal elástico (sólidos) puede entonces definir los parámetros del material.
Los elementos de la matriz de rigidez determinados a partir de las entradas se indican en la pestaña 'Orótropo | Lineal elástico (sólidos) - Matriz de rigidez'.
Isótropo | Madera | Lineal elástico (barras)
Este modelo de material está disponible para materiales del tipo 'Madera'. Con él puede representar, por ejemplo, las propiedades de un tablero de virutas orientadas en un modelo de barra que recoge las rigideces diferentes en función de la posición de montaje. La posición del tablero puede definirla en la pestaña Isótropo | Madera | Lineal elástico (barras) mediante las dos listas.
Orótropo | Madera | Lineal elástico (superficies)
En materiales del tipo 'Madera', con este modelo de material se puede controlar el módulo de elasticidad con respecto al efecto resistente como muro o losa, así como el módulo de cortante Gxy: los tableros de virutas orientadas, por ejemplo, presentan rigideces dependientes de la dirección en el modelo según la posición de montaje.
Los parámetros de rigidez pueden definirse en la pestaña Orótropo | Madera | Lineal elástico (superficies). En materiales de madera de la biblioteca hay valores estándar predefinidos. Para definir propiedades de material diferentes para cada dirección, active previamente en la sección 'Opciones' la casilla Material definido por el usuario.
Propiedades básicas del material
En esta sección de la pestaña 'Base' se indican las propiedades más importantes del material.
Módulo de elasticidad
El módulo de elasticidad describe la relación entre la tensión axial y la deformación.
Módulo de cortante
El módulo de cortante G, también llamado módulo de deslizamiento, es la segunda magnitud característica para describir el comportamiento elástico de un material lineal, isótropo y homogéneo. En este caso, la deformación se basa en una tensión tangencial.
Coeficiente de Poisson
El coeficiente de Poisson ν, también llamado coeficiente de Poisson, se necesita para la determinación de la deformación lateral. En materiales isótropos, el coeficiente de Poisson se sitúa habitualmente entre 0,0 y 0,5. A partir de un valor de 0,5 (por ejemplo, caucho), debe suponerse que no se trata de un material isótropo.
La relación entre el módulo de elasticidad, el módulo G y el coeficiente de Poisson en un material isótropo se describe en la ecuación Coeficiente de Poisson.
Si introduce un Material definido por el usuario con sus propiedades isótropas, RFEM determina el coeficiente de Poisson a partir de los valores de los módulos E y G. Esta predefinición puede modificarla si es necesario en la lista 'Tipo de definición'.
Tipo de definición
| E | G | (ν) | El coeficiente de Poisson se determina a partir de los módulos E y G |
| E | (G) | ν | El módulo de cortante se determina a partir del módulo de elasticidad y del coeficiente de Poisson |
| E | G | ν | El módulo de elasticidad, el módulo de cortante y el coeficiente de Poisson son independientes entre sí |
|
|
Peso específico / Densidad |
|
| El peso específico γ describe el peso del material por unidad de volumen. Esta indicación es especialmente relevante para el caso de carga "Peso propio": el peso propio automático del modelo se determina a partir del peso específico y de las áreas de la sección de las barras utilizadas, o de las superficies y sólidos. | |
| La densidad ρ describe la masa del material por unidad de volumen. Esta indicación se necesita para investigaciones dinámicas. | |
Coeficiente de dilatación térmica |
|
| El coeficiente de dilatación térmica α describe la relación lineal entre las variaciones de temperatura y de longitud (deformación del material al calentarse, compresión al enfriarse). | |
| El coeficiente de dilatación térmica es relevante para los tipos de carga 'Temperatura' y 'Variación de temperatura'. | |
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Consejo
En la pestaña Propiedades del material o mediante el botón
|
puede comprobar más propiedades.
Opciones
Las casillas de esta sección de la pestaña 'Base' permiten influir en las propiedades del material. Tras activar una opción, se añaden nuevas pestañas.
Material definido por el usuario
En los materiales de la biblioteca, las propiedades del material están fijadas de forma predeterminada y, por lo tanto, no pueden modificarse directamente en los campos de entrada. Para adaptar las propiedades de un material, active la casilla 'Material definido por el usuario'. De este modo, los campos de entrada de las propiedades básicas del material en la pestaña 'Base' quedan accesibles. Asimismo, puede modificar en la pestaña 'Propiedades del material' las propiedades específicas del cálculo (véase la imagen Ajustar propiedades del material). En la pestaña 'Modificación de rigidez' existe la posibilidad de escalar globalmente los módulos E y G con un factor (véase la imagen Ajustar rigidez del material).
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Dependiente de la temperatura
Para definir un material lineal elástico con propiedades tensión-deformación dependientes de la temperatura, active las casillas 'Definido por el usuario' y 'Dependiente de la temperatura'. A continuación puede definir las propiedades del material dependientes de la temperatura en la pestaña Dependiente de la temperatura.
Estimación del coste
Para la determinación de los costes se utilizan los materiales asignados a los distintos objetos. Puede definir los costes unitarios y las unidades de los objetos en la pestaña Estimación del coste.
Estimación de las emisiones de CO2
La estimación de las emisiones de CO2 también se basa en los materiales asignados a los distintos objetos. Puede definir las emisiones unitarias y las unidades en la pestaña Estimación de las emisiones de CO2.
Textura definida por el usuario
Con una textura definida por el usuario puede asignar al material una estructura superficial. Los objetos se representan entonces en la representación de forma muy realista. Seleccione en la pestaña 'Textura definida por el usuario' una entrada existente o defina una nueva textura con el botón
(véase el capítulo Texturas).
Propiedades del material
En la pestaña Propiedades del material se indican todas las propiedades del material que intervienen en el análisis estático y en el cálculo de los Add-Ons.
Modificación de rigidez
La pestaña Modificación de rigidez se muestra si ha marcado en la pestaña 'Base' la opción Material definido por el usuario. Aquí puede ajustar globalmente la rigidez del material, por ejemplo, para tener en cuenta factores de seguridad o propiedades de material reducidas.
En la lista de la sección 'Tipo de modificación' hay dos posibilidades para elegir:
- Factor de división para los módulos E y G
- Factor de multiplicación para los módulos E y G
Indique en la sección 'Parámetros' el factor con el que se debe ajustar la rigidez del material.
Si se trata de un material con propiedades ortótropas, en la pestaña Orótropo | Lineal elástico se pueden ajustar los módulos E y G, así como los coeficientes de Poisson (véase la imagen Matriz de rigidez). Si activa en la pestaña Orótropo | Lineal elástico | Matriz de rigidez la opción 'Definir elementos de la matriz de rigidez', también puede fijar manualmente los elementos de la matriz de rigidez.
Dependiente de la temperatura
La pestaña Dependiente de la temperatura se muestra si ha marcado en la pestaña 'Base' las opciones Material definido por el usuario y Dependiente de la temperatura. Aquí puede describir las propiedades del material dependientes de la temperatura. Las propiedades del material dependientes de la temperatura se tienen en cuenta para los objetos sometidos a solicitaciones térmicas por temperatura o variación de temperatura. En el cálculo de las cargas de temperatura se aplica la temperatura final del paso correspondiente.
Seleccione en la lista 'Propiedad dependiente de la temperatura' una propiedad del material, por ejemplo, el módulo de elasticidad. Genere a continuación con el botón
las filas de tabla necesarias para poder introducir las temperaturas con los valores correspondientes fila por fila. Con el botón
también se pueden importar los datos desde una tabla de Excel.
La 'Temperatura de referencia' fija las rigideces para los objetos que no presentan cargas de temperatura. Con un valor de referencia de, por ejemplo, 300 °C, se aplica para todas las barras y superficies el módulo de elasticidad reducido de ese punto de la curva de temperatura.
Biblioteca de materiales definida por el usuario
Puede guardar un material definido por el usuario en una biblioteca como plantilla. De este modo, no es necesario volver a definir las propiedades del material en otros proyectos.
Guardar material
Para guardar el material actual como material definido por el usuario, haga clic tras definir las propiedades del material en la parte inferior de la sección 'Propiedades básicas del material' en el botón
.
Aparece el cuadro de diálogo 'Nuevo material definido por el usuario'.
Introduzca en el campo 'Nombre' la designación del material. Si procede, puede ajustar también las propiedades del material. A continuación, guarde con OK el material definido por el usuario en la biblioteca.
Leer material
Para leer un material definido por el usuario desde la biblioteca, haga clic en la sección 'Propiedades básicas del material' en el botón
.
Aparece el cuadro de diálogo 'Editar material definido por el usuario'. En esta biblioteca con sus materiales guardados (véase la imagen Cuadro de diálogo 'Nuevo material definido por el usuario') puede seleccionar la entrada adecuada y adoptarla a continuación con OK.
Si ha leído un material definido por el usuario y desea modificar las propiedades en general, puede ajustar las propiedades del material en la biblioteca mediante el botón
(en la sección 'Propiedades básicas del material').
Definir la ubicación de almacenamiento de la biblioteca
La biblioteca con los materiales definidos por el usuario está guardada por predefinición en el archivo user_library_material.dbm en el directorio de las configuraciones de usuario. Puede comprobar este directorio en las Opciones del programa.
Seleccione en la categoría Biblioteca la entrada Biblioteca de materiales de usuario (1). A continuación, muestre la carpeta del archivo user_library_material.dbm mediante el botón
(2). Si desea utilizar otra biblioteca de materiales situada en una unidad de red de su empresa, defina el directorio del archivo y haga clic en 'Guardar'. También puede transferir su archivo a otro equipo y ajustar allí, en el mismo cuadro de diálogo, la ruta de almacenamiento correspondiente.
Estimación del coste
La pestaña Estimación del coste se muestra si ha marcado en la pestaña 'Base' la opción Estimación del coste.
Marque en los objetos estructurales 'Barras', 'Superficies' y 'Sólidos' qué magnitud del material es relevante en cada caso para la estimación del coste: peso, volumen o superficie, etc.
Introduzca en la columna 'Costes unitarios' el valor que cuesta una unidad del material. En la lista de la columna 'Unidad' hay diversas posibilidades para los costes unitarios.
A partir de los costes unitarios y de las propiedades de los objetos estructurales asignados al material, el programa determina directamente los costes proporcionales.
El 'Peso total' al final de la tabla muestra la masa que resulta de la suma de todos los pesos parciales de masa activados del material. Además, se indica la proporción del peso total que representa este material respecto a la masa de todos los materiales activados para la estimación del coste.
Los 'Costes totales' muestran el precio que resulta de la suma de todos los costes parciales activados del material. Además, se indica la proporción de los costes que representa este material respecto al precio total de todos los materiales activados para la estimación del coste.
Los 'Costes globales' resultan de la suma de los costes totales de todos los materiales activados para la estimación del coste.
Estimación de las emisiones de CO2
La pestaña Estimación de las emisiones de CO2 se muestra si ha marcado en la pestaña 'Base' la opción Estimación de las emisiones de CO2.
Marque en los objetos estructurales 'Barras', 'Superficies' y 'Sólidos' qué magnitud del material es relevante en cada caso para la estimación de las emisiones de CO2: peso, volumen o superficie, etc.
Introduzca en la columna 'Emisión unitaria' el valor de CO2 que genera una unidad del material. En la lista de la columna 'Unidad' hay diversas unidades de emisión para equivalentes de CO2.
A partir de las emisiones unitarias y de las propiedades de los objetos estructurales asignados al material, el programa determina las emisiones de CO2 proporcionales. El cálculo se realiza así directamente y no, como en otros Add-Ons, mediante una función separada.
La 'Emisión total' muestra los equivalentes de CO2 que resultan de la suma de todas las emisiones parciales activadas del material. Además, se indica la proporción de las emisiones que representa este material respecto a las emisiones globales de todos los materiales activados para la estimación.
La 'Emisión global' resulta de la suma de las emisiones totales de todos los materiales activados para la estimación de las emisiones de CO2.