Las superficies describen la geometría de componentes estructurales planos o curvos cuyas dimensiones de superficie son significativamente mayores que los espesores. La rigidez de una superficie resulta de su material y espesor. Al generar una malla de EF, se crean elementos 2D sobre las superficies. Se aplican en el eje del centro de gravedad de la superficie para los cálculos.
Para introducir superficies, puede usar cualquier "Línea de contorno" existente. También puede usar la entrada directa con el programa, creando líneas de definición automáticamente.
La pestaña Datos principales gestiona los parámetros básicos de la superficie. Si marca las casillas, puede agregar más pestañas en las que puede introducir la información específica.
Tipo de rigidez
El tipo de rigidez controla la forma en que se pueden absorber los esfuerzos internos y los momentos, o qué propiedades se requieren para la superficie.
Hay varios tipos de rigidez disponibles para su selección en la lista.
Normativa
La superficie transfiere momentos y esfuerzos de membrana. Este enfoque describe el comportamiento general de un modelo de superficie homogéneo e isótropo. Las propiedades de rigidez de la superficie no dependen de las direcciones.
Sin espesor
La superficie no tiene rigidez. Este tipo se debe usar para las superficies de contorno de un sólido.
Rígido
Este tipo de rigidez le permite modelar superficies muy rígidas para conformar una conexión rígida entre objetos.
Membrana
La superficie tiene una rigidez uniforme en todas las direcciones. Solo se transfieren los esfuerzos de membrana; no hay momentos.
sin tracción de membrana
Solo se transfieren los momentos y esfuerzos de membrana sometidos a compresión. Sin embargo, para los esfuerzos de membrana que causan tracción, se produce un fallo de los elementos de superficie afectados (ejemplo: un apoyo del agujero).
Transmisión de cargas
La superficie no tiene rigidez. Con este tipo de rigidez, se puede aplicar cualquier carga superficial a áreas que no están rellenas de superficies, como las cargas de viento en ventanas o barras de las naves. La carga de esta superficie se distribuye a los bordes o los objetos integrados. Si se generan cargas en las barras, la carga se convierte en las direcciones globales en relación con las longitudes reales de las barras (direcciones de carga XL, YL, ZL).
Los criterios para la 'Transmisión de cargas' se pueden definir en una nueva pestaña.
La "Dirección de transferencia de carga" describe las direcciones en las que se debe aplicar la carga a los objetos. La lista ofrece opciones para una distribución isótropa basada en un cálculo FEM, así como para una disposición ortótropa en las franjas de superficie, que se utilizan para determinar el ancho de carga en uno o ambos ejes de la superficie local.
En el caso del "Isótropo | AEF", RFEM usa un submodelo separado para determinar la distribución de carga donde la superficie está representada por un elemento de superficie rígido. Todos los objetos integrados en la superficie (barras, apoyos en línea y en nudo, líneas, acoplamientos o nudos conectados con elementos del modelo, etc.) se reemplazan por líneas rígidas o apoyos en nudo rígidos. Las reacciones de este modelo parcial se aplican como cargas para el cálculo en 3D de RFEM. Si ciertos objetos no deben transferir ninguna carga, puede especificarlos en la sección "Quitar influencia de" del cuadro de diálogo.
Al transferir cargas mediante "franjas de superficie", puede definir cómo RFEM realiza la "distribución de carga". De forma predeterminada, la carga se distribuye a los objetos adyacentes con una distribución variable. Sin embargo, si desea lograr una distribución de carga constante, seleccione la entrada correspondiente en la lista. La diferencia entre las dos opciones se muestra en la siguiente imagen.
Las opciones de entrada para la 'Anchura de la franja de superficie' y el 'Factor de muestra' se activan al marcar la casilla de verificación Configuración de distribución avanzada en la sección de diálogo 'Opciones' a la derecha. Los ajustes solo son necesarios para distribuciones de carga problemáticas. Opcionalmente, puede 'Fijar peso de superficie' para considerar, por ejemplo, la carga permanente de un acristalamiento
En la sección de diálogo 'Quitar influencia de', puede excluir barras y líneas, así como nudos de la transmisión de cargas (por ejemplo, para arriostramientos). Defina los objetos individualmente o seleccione un objeto de plantilla que sea paralelo a las barras o líneas libres de carga.
Cuando se definen las líneas de contorno de la superficie, las barras, líneas y nudos cargados se especifican en la sección de diálogo 'Objetos cargados'. Si desea establecer una distribución de carga específica, marque la casilla Factor de distribución de carga en la pestaña 'Datos principales'. Luego puede definir individualmente los coeficientes para los objetos que soportan carga en los Factores de distribución de carga.
Al transferir cargas a través de franjas de superficie, puede 'Considerar la excentricidad de la barra' o la 'Distribución de la sección' para determinar correctamente la posición geométrica de una barra o su desviación. La casilla 'Ignorar el equilibrio de momentos' está desactivada de forma predeterminada. De esta manera, el momento se forma de las cargas superficiales respecto al centro de gravedad y luego se compara con el momento de las cargas en barra respecto al centro de gravedad. La siguiente imagen muestra cómo se distribuye una carga en línea libre a las barras opuestas tanto considerando como sin considerar el equilibrio de momentos.
Tipo de geometría
El tipo de geometría describe el concepto formal de una superficie. Hay varios tipos disponibles para su selección en la lista.
Plano
En el caso de una superficie plana, todas las líneas de contorno se encuentran en un plano. Utilice el botón de lista en la barra de herramientas para acceder a varias formas de superficies planas.
Puede definir la superficie gráficamente (después de hacer clic en Aceptar en el cuadro de diálogo) dibujando un rectángulo, un círculo, etc. Si elige la opción 'Seleccionar contorno', RFEM reconocerá automáticamente la superficie tan pronto como se defina un número suficiente de líneas de contorno.
cuadrángulo
En su forma básica, este tipo de superficie describe una superficie cuadrilátera general. Puede usar líneas rectas, arcos, polilíneas y splines que actúan como líneas de contorno. Esto permite modelar superficies curvas.
Defina las líneas de contorno de la superficie cuadrangular en el cuadro de diálogo "Nueva superficie". Si no se puede formar una superficie cerrada con cuatro líneas, también se admitirán más de cuatro líneas. Luego, en la pestaña 'Cuadrangular', tienen que especificarse los cuatro nudos de esquina. Controlan la forma en que se expande la superficie curva.
NURBS
Las superficies NURBS se crean mediante cuatro líneas NURBS cerradas (consulte el capítulo Líneas). Casi cualquier superficie de forma libre se puede modelar de esta manera.
Defina las líneas de contorno de la superficie NURBS en el cuadro de diálogo 'Nueva superficie'. Las líneas NURBS que forman pares opuestos deben tener el mismo número de puntos de control para que el orden de estas líneas NURBS sea "compatible". Luego, en la pestaña 'NURBS', puede especificar la forma de la superficie por medio de 'Pesos de puntos de control'. Las coordenadas del punto de control seleccionado se deben introducir en la sección de diálogo 'Coordenadas - Punto de control'.
Recortada
Cuando las superficies se intersecan, puede crear rápidamente la intersección: Seleccione las superficies y luego abra el menú contextual. Hay disponibles diferentes opciones en su selección.
Con la opción 'Crear intersección', solo se genera la línea de intersección. Si selecciona una de las opciones 'Dividir por intersección', RFEM crea superficies parciales y les asigna el tipo 'Recortadas'. A continuación, puede eliminar componentes, por ejemplo, si desea eliminar superficies que sobresalen.
Giratorio
Se genera una superficie de revolución cuando se gira una línea existente alrededor de un eje. RFEM crea la superficie a partir de los nudos inicial y final, así como los puntos de definición girados de la línea. En este proceso se generan nuevas líneas.
En la pestaña 'De revolución', define la línea de contorno de la superficie a girar. Introduzca el ángulo de giro α. Puede definir los puntos del eje de giro utilizando las coordenadas o el
complemento, por ejemplo.
Tubo
Se genera una superficie de tubo cuando la línea central del tubo rota con un cierto radio alrededor del eje. En este proceso se generan nuevas líneas: dos círculos y una polilínea que es paralela al eje del tubo.
Defina el radio del tubo en la pestaña 'Tubo'. Este valor describe la distancia desde el eje del tubo hasta el centro de la superficie. Introduzca el número de la línea central o seleccione el eje del tubo gráficamente usando el
complemento, por ejemplo.
Si la sección del tubo es cónica, active la casilla 'Radio distinto en el extremo' e introduzca el valor correspondiente.
Espesor con material
Seleccione el tipo apropiado en la lista de espesores disponibles o defina un nuevo espesor (consulte el capítulo Espesores).
Material de espesor
El material del espesor definido en la sección del diálogo anterior está preestablecido. Si es necesario, puede seleccionar un material diferente en la lista de materiales ya creados o definir uno nuevo (consulte el capítulo Materiales). Luego, el material se asigna al tipo de espesor.
Articulaciones
Se puede usar una articulación para controlar la transmisión de esfuerzos internos y momentos a lo largo de una línea de la superficie (consulte el capítulo Articulaciones lineales). Después de marcar la casilla, puede definir el tipo de articulación en la pestaña 'Articulaciones'.
Apoyo
Si la superficie tiene cimentaciones elásticas, puede seleccionar un apoyo de superficie en la pestaña 'Apoyo' o definir uno nuevo (consulte el capítulo Apoyos de superficie).
Liberación
Para desacoplar el modelo de la superficie, puede seleccionar una liberación de superficie en la pestaña 'Liberaciones' (consulte el capítulo [003587 Liberaciones de superficies]]).
Excentricidad
Se puede usar una excentricidad para modelar una desviación de altura para toda la superficie (consulte el capítulo Excentricidades de superficie). Puede definir el tipo de desviación en la pestaña 'Excentricidad'.
Factor de distribución de carga
Para una superficie del tipo Transmisión de cargas es posible definir factores de distribución para los objetos de transferencia de carga. Si marca la casilla, puede asignar estos factores individualmente en una nueva pestaña.
Los objetos cargados de la superficie de transmisión de cargas están preestablecidos en una línea. Se asigna el factor 1.00 a cada objeto, de modo que todos los objetos hagan una contribución igual a la transmisión de cargas. Si desea una distribución específica, haga clic en la siguiente fila libre y seleccione la línea o barra. Luego, asigne el 'Factor de distribución' apropiado.
Refinamiento de malla
El tamaño de malla de la malla de EF se puede ajustar a la geometría de la superficie (consulte el capítulo Refinamientos de malla de superficie). De este modo, es independiente de la configuración general de la malla. En la pestaña 'Refinamiento de malla', puede seleccionar un refinamiento de malla de superficie o definir uno nuevo.
Ejes específicos
Cada superficie tiene un sistema de coordenadas local. Por lo general, está alineado en paralelo a los ejes globales. Sin embargo, el usuario también puede definir el sistema de coordenadas por separado para la entrada y la salida.
Ejes de entrada
La orientación de los ejes de entrada es importante, por ejemplo, para las propiedades ortótropas y de cimentación o el efecto de una carga superficial.
La lista en la sección del diálogo 'Categoría' proporciona varias opciones para ajustar la posición del eje:
- Giro angular: Giro de los ejes de la superficie xy respecto al eje z con un ángulo α
- Eje paralelo a las líneas: Alineación del eje x o eje y con una línea
- Eje directo al punto: Alineación del eje x o eje y con el punto de intersección de una línea y una superficie
- Eje paralelo al sistema de coordenadas: Alineación de ejes con un sistema de coordenadas definido por el usuario
También puede exportar gráficamente los objetos de referencia utilizando el
complemento, por ejemplo.
La casilla 'Invertir eje z local' le permite orientar los ejes z e y en la dirección opuesta.
Ejes de resultados
Actualmente, la orientación de los ejes de resultados solo es posible para una configuración que sea 'Idéntica a los ejes de entrada'.
Rejilla para resultados
Cada superficie está cubierta por una rejilla, que se usa para los resultados que se muestran en las tablas. Permite una salida de resultados en puntos de resultados ajustables equidistantes, que es independiente de la malla de EF.
La configuración predeterminada es una rejilla de superficie cartesiana con distancias regulares de 0.5 m entre los puntos de la rejilla en ambas direcciones. Si es necesario, puede ajustar las 'Distancias entre rejillas' en la dirección x (b) y la dirección y (h), aplicar una 'Giro de la rejilla' o cambiar el 'Origen de la rejilla'. Para superficies circulares, el tipo de rejilla 'Polar' proporciona una alternativa para la salida de resultados numéricos.
Si la casilla 'Adaptar automáticamente' está marcada en la sección del diálogo 'Opciones', los puntos de la rejilla se adaptarán a la nueva geometría al cambiar la superficie.
En la sección del diálogo 'Puntos', puede comprobar las coordenadas de los puntos de la rejilla generados. No es posible realizar cambios en la tabla.
Objetos integrados
Generalmente, RFEM detecta automáticamente todos los objetos que se encuentran en una superficie que no se utilizan para la definición de la superficie.
Los números de los nudos, líneas y aberturas relacionados con la superficie se especifican en la sección del diálogo 'Objetos integrados en la superficie'.
Si no se reconoce un objeto, debe integrarlo manualmente: Desactive la Detección automática de objetos. Ahora, se puede acceder a los campos de entrada en la sección de diálogo 'Objetos integrados en la superficie'. Agregue el número del objeto que falta o use el
, para determinar el objeto gráficamente.
Desactivar para el cálculo
Con esta casilla tiene la posibilidad de no considerar la superficie para el cálculo; por ejemplo, para simular fases de construcción o analizar diferentes versiones de modelado. En este caso, no se aplican la rigidez, las condiciones de contorno y las cargas de la superficie.
Información | Analítica y malla
Esta sección del diálogo se muestra una vez que hayan definido las líneas de contorno de la superficie. Proporciona una vista general de las propiedades importantes de la superficie, como el área, el volumen y la masa, así como la posición del centro de gravedad y la orientación de la superficie. Las aberturas se tienen en cuenta en consecuencia.
