Materiais

Os materiais são necessários para a definição de superfícies, seções transversais e corpos volumétricos. As propriedades dos materiais influenciam a rigidez desses objetos.

Nome

Você pode definir um nome qualquer para o material. Se a designação coincidir com uma entrada da biblioteca, o RFEM lê os valores de propriedades do material armazenados. Para selecionar o material na biblioteca, clique no botão no final da linha de entrada. A incorporação de materiais é descrita no capítulo Biblioteca de Materiais.

Para materiais da biblioteca, os 'Valores Básicos de Material' são predefinidos e não podem ser alterados. Se desejar utilizar valores personalizados do material, marque a caixa de seleção 'Material Personalizado' na seção 'Opções' (veja a seção Material Personalizado).

Base

A aba Base gerencia os parâmetros fundamentais do material. Ela também oferece opções de controle 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 determina quais parâmetros e coeficientes são relevantes para o dimensionamento. Esta classificação também prevê 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 predefinido.

Modelo de Material

Na lista, estão disponíveis os seguintes modelos de material:

Isotrópico | Linear Elástico

As propriedades de rigidez linear-elástica do material são independentes da direção. Elas podem ser descritas da seguinte forma:

As seguintes condições se aplicam:

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

A matriz de maleabilidade (inverso da matriz de rigidez) para superfícies é:

Ortótropo | Linear Elástico (Superfícies)

Neste modelo de material, podem ser definidas propriedades de rigidez que diferem nas duas direções de superfície x e y. Assim, podem ser simuladas as propriedades do plástico reforçado com fibra de vidro, lajes nervuradas ou as direções de tensionamento de lajes reforçadas. Os eixos de superfície x e y estão na mesma posição na superfície.

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

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

• 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

O coeficiente de Poisson pode ser definido para ambas as direções ortotrópicas. Os índices para ν_xy e ν_yx são atribuídos da seguinte forma: o primeiro índice representa a extensão na direção da tensão, o segundo índice representa a extensão negativa perpendicular à direção da tensão.

Ortótropo | Linear Elástico (Corpos Volumétricos)

No modelo de material ortotrópico tridimensional, as rigidezes elásticas podem ser definidas separadamente em todas as direções do corpo volumétrico. Para definir diferentes propriedades de material para cada direção, ative a caixa de seleção 'Material Personalizado' na seção 'Opções'. Na aba Ortótropo | Linear Elástico (Corpos Volumétricos), você pode então definir os parâmetros do material.

Os elementos de matriz de rigidez determinados a partir das entradas são especificados na aba 'Ortótropo | Linear Elástico (Corpos Volumétricos) - Matriz de Rigidez'.

Isotrópico | Madeira | Linear Elástico (Barras)

Este modelo de material está disponível para materiais do tipo 'Madeira'. Assim, é possível simular as propriedades de uma placa de OSB em um modelo de barra, que leva em consideração as diferentes rigidezas dependendo da posição de instalação. A posição da placa pode ser definida na aba Isotrópico | Madeira | Linear Elástico (Barras) por meio das duas listas.

Ortótropo | Madeira | Linear Elástico (Superfícies)

Para materiais do tipo 'Madeira', este modelo de material permite controlar o módulo de elasticidade em relação à ação como parede ou placa, bem como o módulo de cisalhamento G_xy: As placas de OSB, por exemplo, apresentam rigidezas dependentes da direção de acordo com a posição de instalação no modelo.

Os parâmetros de rigidez podem ser definidos na aba Ortótropo | Madeira | Linear Elástico (Superfícies). Para materiais de madeira da biblioteca, os valores padrão são predefinidos. Para definir diferentes propriedades de material para cada direção, ative anteriormente a caixa de seleção 'Material Personalizado' na seção 'Opções'.

Valores Básicos de Material

Nesta seção da aba 'Base', estão indicados os principais valores de propriedades do material.

Módulo de Elasticidade

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

Módulo de Cisalhamento

O módulo de cisalhamento G, também conhecido como módulo de deslizamento, é a segunda grandeza para a descrição do comportamento elástico de um material linear, isotrópico e homogêneo. A deformação, neste caso, é baseada em uma tensão de cisalhamento.

Coeficiente de Poisson

O coeficiente de Poisson ν, também conhecido como número de Poisson, é necessário para determinar a contração lateral. Para materiais isotrópicos, o coeficiente de Poisson geralmente fica entre 0,0 e 0,5. A partir de um valor de 0,5 (por exemplo, borracha), presumivelmente não é um material isotrópico.

A relação entre o módulo de elasticidade, módulo de cisalhamento e 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 calculará o coeficiente de Poisson a partir dos valores dos módulos E e G. Esta configuração padrão pode ser alterada se necessário na lista 'Tipo de Definição'.

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 calculada a partir do peso específico e das seções transversais das barras ou superfícies e corpos volumétricos utilizados.

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

Coeficiente de Dilatação Térmica

O coeficiente de dilatação térmica α descreve a relação linear entre a variação de temperatura e a variação de comprimento (deformação do material com aquecimento, compressão com resfriamento).

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 de propriedades são predefinidos. Portanto, não podem ser diretamente alterados nos campos de entrada. Para ajustar as propriedades de um material, ative a caixa de seleção 'Material Personalizado'. Com isso, os campos de entrada dos valores básicos de propriedades na aba 'Base' se tornam acessíveis. Da mesma forma, você pode alterar os valores de propriedades específicos de dimensionamento na aba 'Valores de Material' (veja a figura Ajustar Propriedades do Material). Na aba 'Modificação de Rigidez', há a possibilidade de escalar globalmente os módulos E e G com um fator (veja a figura Ajustar Rigidez do Material).

Dependente de Temperatura

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

Valores de Material

Na aba Valores de Material, estão indicados todos os valores de propriedades de material que são relevantes para a análise estática e dimensionamento nos Add-Ons.

Modificação de Rigidez

A aba Modificação de Rigidez é exibida quando você verifica a opção Material Personalizado 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 opções:

• Fator de Divisão para Módulos E e G
• Fator de Multiplicação para Módulos E e G

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

Se um material com propriedades ortotrópicas estiver presente, os módulos E e G, bem como os coeficientes de Poisson, podem ser ajustados na aba Ortótropo | Linear Elástico (veja a figura Matrix de Rigidez). Se você ativar a opção 'Definir elementos de matriz de rigidez' na aba Ortótropo | Linear Elástico | Matriz de Rigidez, será possível também definir manualmente os elementos da matriz de rigidez.

Dependente de Temperatura

A aba Dependente de Temperatura é exibida quando você marca as opções Material Personalizado e Dependente de Temperatura na aba 'Base'. Aqui, você pode descrever os valores de propriedades dependentes da temperatura do material. As propriedades de material dependentes da temperatura são consideradas para objetos que são solicitados termicamente por temperatura ou variação de temperatura. No cálculo das cargas térmicas, a temperatura final de cada passo é considerada.

Na lista 'Valor de Propriedade Dependente de Temperatura', selecione um valor de propriedade do material, por exemplo, o módulo de elasticidade E. Crie as linhas de tabela necessárias com o botão para que você possa inserir as temperaturas com os valores correspondentes 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 têm cargas térmicas. Com um valor de referência, por exemplo, de 300 °C, é aplicado o módulo de elasticidade E reduzido deste ponto da curva de temperatura para todas as barras e superfícies.

Biblioteca de Materiais Personalizados

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

Salvar Material

Para salvar o material atual como material personalizado, clique no botão na parte inferior da seção 'Valores Básicos de Material' após definir os valores de propriedades.

O diálogo 'Novo Material Personalizado' aparece.

Digite o nome do material no campo 'Nome'. Se necessário, ajuste os valores de propriedades do material. Com OK, salve o material personalizado na biblioteca.

Inserir Material

Para ler um material personalizado da biblioteca, clique no botão na seção 'Valores Básicos de Material'.

O diálogo 'Editar Material Personalizado' aparece. Nesta biblioteca com os materiais salvos (veja a figura Diálogo 'Novo Material Personalizado'), você pode selecionar a entrada adequada e então confirmá-la com OK.

Se você tiver carregado um material personalizado e quiser alterar as propriedades gerais, pode ajustar os valores de propriedades do material através do botão (na seção 'Valores Básicos de Material') na biblioteca.

Definir Local de Armazenamento da Biblioteca

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

Selecione na categoria Banco de Dados a entrada Biblioteca de Material do Usuário (1). Em seguida, exiba o diretório do arquivo user_library_material.dbm com o botão (2). Se desejar usar outra biblioteca de material que esteja 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 correspondente no mesmo diálogo.