Materiais

Os materiais são necessários para a definição de superfícies, seções transversais e corpos sólidos. As propriedades do material influenciam as rigidezes desses objetos.

Nome

Você pode definir qualquer nome para o material. Se a designação corresponder a uma entrada da biblioteca, o RFEM lê os valores do material armazenados. Para selecionar o material na biblioteca, clique no botão no final da linha de entrada. A adoção de materiais é descrita no capítulo Materialbiblioteca.

Para materiais da biblioteca, os 'Valores básicos do material' são pré-definidos e não podem ser alterados. Se quiser usar valores personalizados do material, marque a caixa de verificação 'Material personalizado' na seção 'Opções' (veja a seção Material personalizado).

Base

A aba Base gerencia os parâmetros básicos do material. Também oferece controles para propriedades especiais que você pode definir em abas adicionais.

Categorias

Nesta seção, você define o tipo de material e o modelo de material.

Tipo de material

O tipo de material controla quais parâmetros e coeficientes são relevantes para o dimensionamento. Essa classificação também determina os coeficientes de segurança parciais do material, que são considerados no dimensionamento de acordo com a norma.

Para um material da biblioteca, um dos seguintes tipos de material é pré-definido.

Modelo de material

Na lista, estão disponíveis os seguintes modelos de material:

Isotrópico | Linearmente elástico

As propriedades de rigidez linearmente elásticas do material são independentes da direção. Podem ser descritas da seguinte forma:

As seguintes condições se aplicam:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (para superfícies e corpos sólidos; para barras, sem limite superior)

A matriz de flexibilidade (inversa da matriz de rigidez) para superfícies é expressa como:

Ortotrópico | Linearmente elástico (Superfícies)

Com esse modelo de material, é possível definir propriedades de rigidez que variam nas duas direções da superfície x e y. Assim, podem ser representadas, por exemplo, as propriedades de plástico reforçado com fibra de vidro, lajes com nervuras ou as direções de tensão de lajes reforçadas. Os eixos da superfície x e y estão perpendiculares entre si no plano da superfície.

Para definir diferentes propriedades do material para as direções x e y, ative a caixa de seleção 'Material personalizado' na seção 'Opções'. Na aba Ortotrópico | Linearmente elástico (Superfícies), você pode então definir os parâmetros do material.

Para uma matriz de rigidez positiva definida, as seguintes condições devem ser atendidas:

• 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

Os coeficientes de Poisson podem ser definidos para ambas as direções ortotrópicas. Os índices para ν_xy e ν_yx são definidos como segue: o primeiro índice denota a deformação na direção da tensão, o segundo índice a deformação negativa transversal à direção da tensão.

Ortotrópico | Linearmente elástico (Corpos sólidos)

No modelo de material ortotrópico tridimensional, as rigidezes elásticas podem ser definidas separadamente em todas as direções do corpo sólido. Para definir diferentes propriedades do material para cada direção, ative a caixa de seleção 'Material personalizado' na seção 'Opções'. Na aba Ortotrópico | Linearmente elástico (Corpos sólidos), você pode então definir os parâmetros do material.

Os elementos da matriz de rigidez derivados das entradas são indicados na aba 'Ortotrópico | Linearmente elástico (Corpos sólidos) - Matriz de rigidez'.

Isotrópico | Madeira | Linearmente elástico (Barras)

Este modelo de material está disponível para materiais do tipo 'Madeira'. Ele permite, por exemplo, representar as propriedades de uma placa OSB em um modelo de barra que captura as diferentes rigidezes dependendo da orientação de instalação. A orientação da placa pode ser definida na aba Isotrópico | Madeira | Linearmente elástico (Barras) através das duas listas.

Ortotrópico | Madeira | Linearmente elástico (Superfícies)

Para materiais do tipo 'Madeira', este modelo de material permite controlar o módulo de elasticidade em termos da ação como parede ou placa, bem como o módulo de cisalhamento G_xy: placas OSB, por exemplo, apresentam rigidezes dependentes da direção dependendo da orientação de instalação no modelo.

Os parâmetros de rigidez podem ser definidos na aba Ortotrópico | Madeira | Linearmente elástico (Superfícies). Para materiais de madeira da biblioteca, os valores padrão são pré-definidos. Para definir diferentes propriedades do material para cada direção, primeiro ative a caixa de seleção 'Material personalizado' na seção 'Opções'.

Valores básicos do material

Nesta seção da aba 'Base', são indicados os principais valores do material.

Módulo de elasticidade

O módulo E descreve a relação entre tensão normal e deformação.

Módulo de cisalhamento

O módulo de cisalhamento G, também chamado de módulo de deslizamento, é a segunda característica para descrever o comportamento elástico de um material linear, isotrópico e homogêneo. A deformação neste caso se baseia em uma tensão de cisalhamento.

Coeficiente de Poisson

O coeficiente de Poisson ν, também chamado de razão de Poisson, é necessário para a determinação da contração transversal. Para materiais isotrópicos, o coeficiente de Poisson geralmente está entre 0,0 e 0,5. A partir de um valor de 0,5 (por exemplo, borracha) deve-se presumir que o material não é isotrópico.

A relação entre o módulo E, o módulo G e o coeficiente de Poisson para um material isotrópico é descrita na equação Coeficiente de Poisson.

Se você inserir um Material personalizado com suas propriedades isotrópicas, o RFEM determinará o coeficiente de Poisson a partir dos valores dos módulos E e G. Este ajuste padrão pode ser alterado na lista 'Tipo de definição' se necessário.

Tipo de definição

Peso específico / Densidade

O peso específico γ descreve o peso do material por unidade de volume. Esta informação é particularmente importante para o caso de carga "Peso próprio": A carga própria automática do modelo é determinada a partir do peso específico e das áreas das seções transversais das barras utilizadas, ou das superfícies e corpos sólidos.

A densidade ρ descreve a massa do material por unidade de volume. Essa informação é necessária para análises dinâmicas.

Coeficiente de dilatação térmica

O coeficiente de dilatação térmica α descreve a relação linear entre mudanças de temperatura e variação de comprimento (alongamento do material ao aquecer, contração ao esfriar).

O coeficiente de dilatação térmica é relevante para os tipos de carga 'Temperatura' e 'Variação de temperatura'.

Opções

As caixas de seleção nesta seção da aba 'Base' permitem influenciar as propriedades do material. Após ativar uma opção, novas abas são adicionadas.

Material personalizado

Para materiais da biblioteca, os valores do material são pré-definidos. Portanto, não podem ser alterados diretamente nos campos de entrada. Para ajustar as propriedades de um material, ative a caixa de seleção 'Material personalizado'. Isso tornará os campos de entrada dos valores básicos do material acessíveis na aba 'Base'. Da mesma forma, você pode alterar os valores característicos específicos de dimensionamento na aba 'Valores do material' (veja a imagem Ajustar valores do material). Na aba 'Modificação de rigidez', existe a possibilidade de escalar globalmente o módulo E e o módulo G com um fator (veja a imagem Ajustar rigidez do material).

Dependente de temperatura

Para definir um material linearmente elástico com propriedades de tensão-deformação dependentes da temperatura, ative as caixas de seleção 'Personalizado' e 'Dependente de temperatura'. Você pode então definir os valores característicos do material dependentes da temperatura na aba Dependente de temperatura.

Estimativa de custo

Para o cálculo dos custos, são utilizados os materiais atribuídos aos objetos individuais. Você pode definir os custos unitários e as unidades dos objetos na aba Estimativa de custo.

Estimativa das emissões de CO₂

A estimativa das emissões de CO₂ também é baseada nos materiais atribuídos aos objetos individuais. Você pode definir os custos unitários e as unidades na aba Estimativa das emissões de CO₂.

Textura personalizada

Com uma textura personalizada, você pode atribuir uma textura de superfície ao material. Os objetos serão então visualizados de forma muito realista no rendering. Selecione uma entrada existente na aba 'Textura personalizada' ou defina uma nova textura com o botão (veja o capítulo Texturas).

Valores do material

Na aba Valores do material, são indicados todos os valores característicos do material que são relevantes para a análise estrutural e o dimensionamento nos Add-Ons.

Modificação de rigidez

A aba Modificação de rigidez é exibida quando a opção 'Material personalizado' está marcada na aba 'Base'. Aqui, você pode ajustar globalmente a rigidez do material, por exemplo, para considerar fatores de segurança ou propriedades de material reduzidas.

Na lista da seção 'Tipo de modificação', estão disponíveis duas possibilidades:

• Fator de divisão para módulos E e G
• Fator de multiplicação para módulos E e G

Indique na seção 'Parâmetros' o fator com o qual a rigidez do material deve ser ajustada.

Se existe um material com propriedades ortotrópicas, os módulos E e G, bem como os coeficientes de Poisson, podem ser ajustados na aba Ortotrópico | Linearmente elástico (veja a imagem Matriz de rigidez). Quando no aba Ortotrópico | Linearmente elástico | Matriz de rigidez, a opção 'Definir elementos da matriz de rigidez' estiver ativada, você também pode definir manualmente os elementos da matriz de rigidez.

Dependente de temperatura

A aba Dependente de temperatura é exibida quando as opções 'Material personalizado' e 'Dependente de temperatura' estão marcadas na aba 'Base'. Aqui, você pode descrever os valores característicos do material dependentes da temperatura. As propriedades do material dependentes da temperatura são consideradas para objetos sujeitos a cargas térmicas ou variações de temperatura. Na análise das cargas térmicas, a temperatura final do respectivo passo é assumida.

Escolha na lista 'Valor característico dependente de temperatura' um valor característico do material, por exemplo, o módulo E. Crie então com o botão as linhas de tabela necessárias, para que você possa inserir as temperaturas com os valores associados linha por linha. Com o botão , os dados também podem ser importados de uma tabela Excel.

A 'Temperatura de referência' define a rigidez para os objetos que não estão sujeitos a cargas térmicas. Para um valor de referência de, por exemplo, 300 °C, o módulo E reduzido neste ponto da curva de temperatura é aplicado para todas as barras e superfícies.

Biblioteca de materiais personalizados

Você pode salvar um material personalizado em uma biblioteca como um modelo. Assim, não será necessário definir novamente as propriedades do material em outros projetos.

Salvar material

Para salvar o material atual como material personalizado, clique no botão após definir os valores característicos do material na seção 'Valores básicos do material'.

O diálogo 'Novo material personalizado' aparecerá.

Insira no campo 'Nome' a designação do material. Se necessário, você ainda pode ajustar os valores característicos do material. Com OK, o material personalizado é salvo na biblioteca.

Ler material

Para ler um material personalizado da biblioteca, clique no botão na seção 'Valores básicos do material'.

O diálogo 'Editar material personalizado' aparecerá. Nesta biblioteca com seus materiais salvos (veja a imagem Dialogo 'Novo material personalizado'), você pode escolher a entrada apropriada e então aceitar com OK.

Se você leu um material personalizado e deseja alterar suas propriedades de forma geral, pode ajustar os valores característicos do material através do botão (na seção 'Valores básicos do material') na biblioteca.

Definir localização da biblioteca

A biblioteca com o material personalizado é, por padrão, armazenada no arquivo user_library_material.dbm no diretório das configurações do usuário. Este diretório pode ser verificado nas Opções de programa.

Selecione na categoria Database a entrada Biblioteca de materiais personalizada (1). Em seguida, deixe o diretório do arquivo user_library_material.dbm ser exibido através do botão (2). Se você deseja usar outra biblioteca de materiais localizada em uma unidade de rede da sua empresa, defina o diretório do arquivo e clique em 'Salvar'. Você também pode transferir seu arquivo para outro computador e ajustar o caminho de armazenamento adequadamente no mesmo diálogo.

Estimativa de custo

A aba Estimativa de custo é exibida quando a opção 'Estimativa de custo' está marcada na aba 'Base'.

Marque para os objetos estruturais 'Barras', 'Superfícies' e 'Corpos sólidos' quais parâmetros do material são relevantes para a estimativa de custo: Peso, Volume ou Área etc.

Na coluna 'Custo unitário', insira o valor que uma unidade do material custa. Na lista da coluna 'Unidade', estão disponíveis várias opções para os custos unitários.

A partir dos custos unitários e das propriedades dos objetos estruturais associados ao material, o programa diretamente determina os custos proporcionais.

O 'Peso total' no final da tabela mostra a massa resultante da soma de todos os pesos de partes do material ativadas. Além disso, é indicado a parcela do peso total que este material possui em relação à massa de todos os materiais ativados para a estimativa de custo.

O 'Custo total' mostra o preço resultante da soma de todos os custos de partes do material ativadas. Além disso, é indicado a parcela de custo que este material possui em relação ao preço total de todos os materiais ativados para a estimativa de custo.

Os 'Custos totais' resultam da soma dos custos totais de todos os materiais ativados para a estimativa de custo.

Estimativa das emissões de CO₂

A aba Estimativa das emissões de CO₂ é exibida quando a opção 'Estimativa das emissões de CO₂' está marcada na aba 'Base'.

Marque para os objetos estruturais 'Barras', 'Superfícies' e 'Corpos sólidos' quais parâmetros do material são relevantes para a estimativa das emissões de CO₂: Peso, Volume ou Área etc.

Na coluna 'Emissão unitária', insira o valor que uma unidade do material causa de CO₂. Na lista da coluna 'Unidade', estão disponíveis várias unidades de emissão para equivalentes de CO₂.

A partir das emissões unitárias e das propriedades dos objetos estruturais associados ao material, o programa determina diretamente as emissões proporcionais de CO₂. O cálculo é feito diretamente e não como em outros Add-Ons através de uma função separada.

A 'Emissão total' mostra os equivalentes de CO₂ resultantes da soma de todas as emissões de partes do material ativadas. Além disso, é indicado a parcela de emissões que este material possui em relação às emissões totais de todos os materiais ativados para a estimativa.

A 'Emissão total' é o resultado da soma das emissões totais de todos os materiais ativados para a estimativa das emissões de CO₂.