Superficie

Con superficies se describe la geometría de componentes planos o curvos, cuyas dimensiones superficiales son mucho mayores que sus espesores. La rigidez de una superficie resulta de su material y espesor. Al generar la malla de elementos finitos, se crean elementos 2D en las superficies. Éstos se disponen en el eje del centro de gravedad de la superficie para el cálculo.

Para introducir una superficie, puede utilizar las 'Líneas de contorno' existentes. También puede utilizar la entrada directa, en la que el programa genera automáticamente las líneas de definición.

La pestaña Base gestiona los parámetros elementales de la superficie. Al activar las casillas de verificación, se añaden más pestañas en las que puede realizar las especificaciones concretas.

Tipo de rigidez

El tipo de rigidez controla de qué manera se pueden absorber los esfuerzos internos o qué propiedades se presuponen para la superficie.

En la lista están disponibles varios tipos de rigidez para seleccionar.

Estándar

La superficie transmite momentos y esfuerzos de membrana. Este planteamiento describe el comportamiento general de un modelo de superficie homogéneo e isótropo. Las propiedades de rigidez de la superficie son independientes de la dirección.

Sin espesor

La superficie no tiene rigidez. Este tipo se debe utilizar para las superficies límite de un sólido.

Rígida

Con este tipo de rigidez se pueden representar superficies muy rígidas para modelar una conexión rígida entre objetos.

Membrana

La superficie presenta una rigidez uniforme en todas las direcciones. Sin embargo, solo se transmiten esfuerzos de membrana en estado de tracción (n_x, n_y) así como esfuerzos cortantes de membrana (n_xy). En el caso de esfuerzos de compresión y cortantes, así como momentos, los elementos de superficie afectados se eliminan.

Membrana sin tracción

Solo se transmiten momentos y esfuerzos de membrana en estado de compresión. En el caso de esfuerzos de membrana que causan tracción, se produce un fallo de los elementos de superficie afectados (ejemplo: presión diametral).

Transmisión de cargas

Con este tipo se pueden aplicar cargas superficiales en áreas que no están rellenas con superficies, como por ejemplo cargas de viento en ventanas o las barras de una nave. La carga de esta superficie se distribuye en los bordes o en los objetos integrados. Si se generan cargas en barras, la carga se convierte en las direcciones globales referidas a las longitudes reales de las barras (direcciones de carga X_L, Y_L, Z_L). La superficie en sí no tiene rigidez.

Los criterios para la transmisión de cargas los puede especificar en la pestaña Transmisión de cargas.

La 'Dirección de transmisión de carga' describe en qué dirección(es) se debe aplicar la carga a los objetos. La lista ofrece opciones de selección para una distribución isótropa basada en un cálculo por EF, así como para una disposición ortótropa en bandas de superficie, que se disponen en uno o ambos ejes locales de la superficie para determinar el ancho de influencia de carga.

Con la opción 'Isótropo | EF', RFEM utiliza un submodelo separado para determinar la distribución de carga, en el que la superficie se representa mediante un elemento de superficie rígido. Todos los objetos integrados en la superficie (barras, apoyos en líneas y nudos, líneas conectadas con elementos del modelo, acoplamientos o nudos, etc.) se reemplazan por líneas rígidas o apoyos en nudos rígidos. Las reacciones de este submodelo se aplican entonces como cargas para el cálculo 3D de RFEM. Si se desea que ciertos objetos no transmitan cargas, puede especificarlos en la sección 'Sin efecto sobre'.

En la transmisión de cargas mediante bandas de superficie, puede especificar cómo debe realizar RFEM la 'Distribución de carga'. La carga se distribuye de forma predeterminada con una variación variable hacia los objetos adyacentes. Sin embargo, si desea lograr una distribución de carga constante, seleccione la entrada correspondiente en la lista. La diferencia entre las dos variantes se muestra en la siguiente figura.

Las opciones de entrada para el 'Ancho de banda de superficie', el 'Factor de suavizado' y el 'Número mínimo de bandas en la superficie' son accesibles cuando la casilla Configuración de distribución avanzada está activada en la sección 'Opciones'. Los ajustes solo son necesarios en caso de distribuciones de carga problemáticas. El efecto de estos parámetros se explica con un ejemplo en el artículo técnico Configuración de distribución avanzada en superficies de transmisión de cargas.

Para la superficie de transmisión de cargas también puede especificar un 'Peso de superficie', para considerar por ejemplo el peso propio de un acristalamiento.

En la sección 'Sin efecto sobre' puede excluir barras, líneas y nudos de la transmisión de cargas (por ejemplo, arriostramientos). Especifique los objetos individualmente o seleccione un objeto patrón que sea paralelo a las barras o líneas sin carga.

Cuando las líneas de contorno de la superficie están definidas, las barras, líneas y nudos cargados se indican en la sección 'Objetos cargados'. Si desea una distribución de carga específica, active la casilla Factor de distribución de carga en la pestaña 'Base'. Luego puede especificar individualmente los coeficientes para los objetos que transmiten cargas en la pestaña Factores de distribución de cargas.

En la transmisión de cargas mediante bandas de superficie, puede considerar la 'Excentricidad de barra' o la 'Distribución de sección' para registrar correctamente la posición geométrica de una barra o su variación (ver capítulo Secciones). La casilla 'Despreciar el equilibrio de momentos' no está activada de forma predeterminada. De esta manera, el momento de las cargas superficiales se forma con respecto al centro de gravedad y se compara con el momento de las cargas en barras con respecto al centro de gravedad. Sin embargo, para cargas en nudos esta opción no tiene relevancia. La siguiente figura muestra cómo se distribuye una carga lineal libre en las barras opuestas con y sin consideración del equilibrio de momentos.

Superficie de resultados

Este tipo de rigidez permite convertir tensiones y fuerzas de otros objetos en esfuerzos internos de superficie mediante un método de integración. De esta manera, puede determinar, por ejemplo, en un sólido las tensiones de membrana y flexión que se deben dimensionar con diferentes coeficientes parciales de seguridad.

Más criterios para integrar resultados los puede especificar en la pestaña Superficie de resultados.

Seleccione en la sección 'Integrar tensiones y fuerzas' si los resultados se deben registrar solo referidos al objeto o también geométricamente dentro de un área. Especifique las superficies y sólidos relevantes en la sección 'Incluir objetos'. Alternativamente, seleccione 'Todos' los objetos y luego excluya ciertos elementos en la sección 'Excluir de objetos inclusivos'.

Si se deben integrar los resultados de un área específica "por debajo" y "por encima" de la superficie, puede definir las distancias relevantes en la sección 'Parámetros'. Están referidas al eje z local perpendicular al plano de la superficie.

Tipo de geometría

El tipo de geometría describe el concepto formal de una superficie. En la lista están disponibles varios tipos para seleccionar.

Plana

En una superficie plana, todas las líneas de contorno están en un plano. A través del botón de lista se puede acceder a varias formas de superficies planas.

Puede definir la superficie (después de aceptar en el diálogo) gráficamente dibujando un rectángulo, círculo, etc. Si selecciona su 'Contorno', RFEM reconoce la superficie automáticamente en cuanto se define un número suficiente de líneas de contorno.

Cuadrangular

Este tipo de superficie describe en su forma básica una superficie general de cuatro lados. Como líneas de contorno son posibles líneas rectas, arcos, polilíneas y splines. De esta manera se pueden modelar superficies curvas.

Especifique las líneas de contorno de la superficie cuadrangular en el diálogo 'Nueva superficie'. Si la superficie cerrada no se puede formar con cuatro líneas, también se permiten más de cuatro líneas. En la pestaña 'Cuadrangular' se indican entonces los cuatro nudos de esquina. Éstos controlan cómo se genera la superficie curva.

NURBS

Las superficies NURBS se forman a partir de cuatro líneas NURBS cerradas (ver capítulo Líneas). De esta manera se pueden modelar casi cualquier superficie de forma libre.

Especifique las líneas de contorno de la superficie NURBS en el diálogo 'Nueva superficie'. Los pares opuestos de las líneas NURBS deben tener el mismo número de puntos de control para que el orden de estas líneas NURBS sea "compatible". En la pestaña 'NURBS' puede entonces influir en la forma de la superficie mediante los 'Pesos de puntos de control'. Las coordenadas del punto de control seleccionado se indican en la sección 'Coordenadas - Punto de control'.

Recortada

Cuando las superficies se intersecan, puede crear rápidamente la intersección: seleccione las superficies y luego abra el menú contextual. Están disponibles varias opciones para seleccionar.

Con la opción 'Crear intersección' solo se genera la línea de intersección. Si selecciona una de las opciones 'Dividir mediante intersección', RFEM crea superficies parciales y les asigna el tipo 'Recortada'. Luego puede eliminar componentes si, por ejemplo, desea quitar superficies sobresalientes.

Giro

Una superficie de revolución se genera cuando una línea existente se gira alrededor de un eje. RFEM crea la superficie a partir de los nudos inicial y final, así como de los puntos de definición girados de la línea. De esta manera se generan nuevas líneas.

Especifique en la pestaña 'Giro' la línea de contorno de la superficie que se debe girar. Indique el ángulo de giro α. Los puntos del eje de revolución los puede determinar gráficamente mediante las coordenadas o con el botón .

Tubo

Una superficie de tubo se genera cuando la línea central del tubo se gira en un radio alrededor de este eje. De esta manera se generan nuevas líneas: dos círculos y una polilínea paralela al eje del tubo.

Especifique en la pestaña 'Tubo' el radio del tubo. Este valor describe la distancia desde el eje del tubo al centro de la superficie. Indique el número de la línea central o seleccione el eje del tubo gráficamente con el botón .

Si la sección del tubo varía de forma cónica, active la casilla 'Radio diferente al final' e indique el valor correspondiente.

Spline con curvatura mínima

Con este tipo de geometría puede crear una superficie curva mediante nudos de control que se encuentran en la superficie o también fuera de ella. De esta manera se pueden modelar, por ejemplo, superficies de terreno.

Especifique el 'Sistema de coordenadas' del plano de referencia e indique las 'Coordenadas de muestra en el sistema de coordenadas'. Estos puntos representan los nudos de control de la superficie spline. Luego especifique las 'Líneas de contorno del plano de referencia' o seleccione las líneas gráficamente con el botón .

Espesor con material

Seleccione en la lista de espesores existentes el tipo adecuado o defina un nuevo espesor (ver capítulo Espesores).

Material del espesor

El material del espesor especificado en la sección anterior está predeterminado. Si es necesario, puede seleccionar otro material en la lista de materiales ya creados o definirlo de nuevo (ver capítulo Materiales). Este material se asigna entonces al tipo de espesor.

Articulaciones

Con una articulación se puede controlar la transmisión de los esfuerzos internos a lo largo de una línea de la superficie (ver capítulo Articulaciones de línea. Después de activar la casilla de verificación, puede especificar el tipo de articulación en la pestaña 'Articulaciones'.

Apoyos

Si la superficie está apoyada elásticamente, puede seleccionar o definir de nuevo el apoyo superficial en la pestaña 'Apoyo' (ver capítulo Apoyos superficiales).

Liberación

Para desacoplar el modelo en la superficie, puede seleccionar o definir de nuevo una liberación de superficie en la pestaña 'Liberación' (ver capítulo Liberaciones de superficie).

Excentricidad

Con una excentricidad se puede modelar un desplazamiento en altura de toda la superficie (ver capítulo Excentricidades de superficie). Puede especificar el tipo de desplazamiento en la pestaña 'Excentricidad'.

Factor de distribución de cargas

Para una superficie del tipo Transmisión de cargas, existe la posibilidad de especificar factores de distribución para los objetos que transmiten cargas. Si activa la casilla de verificación, puede asignar estos factores individualmente en una pestaña nueva.

Los objetos cargados de la superficie de transmisión de cargas están predeterminados en una fila. A cada objeto se le asigna el factor 1,00, de modo que todos los objetos contribuyen uniformemente a la transmisión de cargas. Si desea una distribución específica, haga clic en la siguiente fila libre y seleccione la línea o la barra. Luego asigne el 'Factor de distribución' adecuado.

Refinamiento de malla

El tamaño de malla de la malla de elementos finitos se puede adaptar a la geometría de la superficie (ver capítulo Refinamientos de malla de superficie). Por lo tanto, es independiente de la configuración general de malla. En la pestaña 'Refinamiento de malla' puede seleccionar o definir de nuevo el refinamiento de malla de superficie.

Ejes específicos

Cada superficie tiene un sistema de coordenadas local. Por regla general, está orientado en paralelo a los ejes globales. Sin embargo, el sistema de coordenadas también se puede especificar de forma personalizada, por separado para entrada y salida.

Ejes de entrada

La orientación de los ejes de entrada es importante, por ejemplo, para las propiedades de ortotropía y apoyos elásticos o el efecto de una carga superficial.

La lista en la sección 'Categoría' ofrece varias posibilidades para ajustar la posición de los ejes:

• Rotación de ángulo: giro de los ejes xy de la superficie alrededor del eje z con el ángulo α
• Eje paralelo a líneas: orientación del eje x o y a una línea
• Eje dirigido a un punto: orientación del eje x o y al punto de intersección de una línea con la superficie
• Eje paralelo al sistema de coordenadas: orientación de los ejes a un sistema de coordenadas personalizado

Puede determinar los objetos de referencia gráficamente con el botón .

La casilla 'Invertir eje z local' permite orientar los ejes z e y en sentido opuesto.

Ejes de resultados

Actualmente, la orientación de los ejes de resultados solo es posible como 'Idénticos a los ejes de entrada'.

Rejilla para resultados

Cada superficie está cubierta por una rejilla que se utiliza para la salida de resultados en las tablas. Permite una salida independiente de la malla de elementos finitos en puntos de resultado regulares y adaptables.

De forma predeterminada, está predefinida una rejilla de superficie cartesiana con una distancia uniforme entre los puntos de rejilla de 0,5 m en ambas direcciones. Si es necesario, puede ajustar aquí las 'Distancias de rejilla' en la dirección x (b) y en la dirección y (h), realizar una 'Rotación de rejilla' o cambiar el 'Origen de rejilla'. Para superficies circulares, el tipo de rejilla 'Polar' ofrece una alternativa para la salida de resultados numérica.

Si en la sección 'Opciones' está activada la casilla 'Adaptar automáticamente', los puntos de rejilla se ajustan a la nueva geometría al cambiar la superficie.

En la sección 'Puntos' puede comprobar las coordenadas de los puntos de rejilla generados. No es posible realizar cambios en la tabla.

Objetos integrados

RFEM normalmente reconoce automáticamente todos los objetos que se encuentran en la superficie pero que no se utilizaron para la definición de la superficie.

Los números de los nudos, líneas y aberturas pertenecientes a la superficie se indican en la sección 'Objetos integrados en superficie'.

Si un objeto no se reconoce, debe integrarlo manualmente: desactive el Reconocimiento automático de objetos. Los campos de entrada en la sección 'Objetos integrados en superficie' ahora son accesibles. Añada el número de objeto que falta o use el botón para determinar el objeto gráficamente.

Activar transmisión de cargas

La casilla de verificación permite distribuir la carga de la superficie, independientemente de su tipo de rigidez, mediante una superficie de transmisión de cargas. De esta manera, la superficie actúa en el modelo a través de su rigidez. La distribución de la carga a los objetos adyacentes, por el contrario, se controla mediante los parámetros que puede especificar en la pestaña Transmisión de cargas. Esta función es principalmente relevante para superficies del tipo de espesor Viga pared.

Desactivar para el cálculo

La casilla de verificación ofrece la posibilidad de no considerar la superficie en el cálculo, por ejemplo para simular fases de construcción o investigar una variante de modelado. La rigidez, las condiciones de contorno y las cargas de la superficie no se aplican en este caso.

Información | Analítico

Esta sección se muestra en cuanto ha especificado las líneas de contorno de la superficie. Ofrece una visión general de las propiedades importantes de la superficie como área, volumen y masa, así como la posición del centro de gravedad de la superficie y la orientación de la superficie. Las aberturas se consideran en consecuencia.