Materiais

Os materiais são necessários para a definição de superfícies, secções transversais e corpos de volume. As propriedades dos materiais entram na rigidez 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 materiais armazenados. Para selecionar o material na biblioteca, clique no botão no final da linha de entrada. A adoção de materiais é descrita no capítulo Biblioteca de Materiais.

Em materiais da biblioteca, os 'Valores Fundamentais dos Materiais' são fixos e não podem ser alterados. Se desejar usar valores personalizáveis para o material, marque a caixa de seleção 'Material Personalizado' na seção 'Opções' (veja a seção Material Personalizado).

Base

A aba Base gerencia os parâmetros básicos do material. Ela também oferece opções de controle para propriedades especiais que você pode configurar 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 valores de modificação são relevantes para a dimensionamento. Esta classificação também define os coeficientes parciais de segurança do material, que são considerados para o design dependendo da norma.

Para um material da biblioteca, um dos seguintes tipos de material é predefinido.

Modelo de Material

Na lista, os seguintes modelos de material estão disponíveis:

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 corpos de volume; para barras é ilimitado)

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

Ortotrópico | Linear elástico (Superfícies)

Neste modelo de material, as propriedades de rigidez podem ser definidas de forma diferente nas duas direções da superfície x e y. Isso permite representar as propriedades de plásticos reforçados com fibra de vidro, lajes céluladas ou direções de tensionamento de lajes armadas. Os eixos da superfície x e y são perpendiculares entre si no plano da superfície.

Para definir diferentes propriedades do material nas direções x e y, ative a caixa de seleção 'Material Personalizado' na seção 'Opções'. Na aba 'Ortotrópico - Linear elástico (Superfícies)', você pode então definir os parâmetros do material.

Para uma matriz de rigidez definida positiva, 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

Ortótoprico | Linear elástico (Corpos de Volume)

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

Os elementos da matriz de rigidez determinados a partir das entradas são indicados na aba 'Ortótropo - Linear elástico (Corpos de Volume) - Matriz de Rigidez'.

Isotrópico | Madeira | Linear elástico (Barras)

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

Ortotrópico | Madeira | Linear elástico (Superfícies)

Para materiais do tipo 'Madeira', com este modelo de material o módulo de elasticidade pode ser ajustado quanto à função de suporte como parede ou placa e o módulo de cisalhamento G_xy: placas de OSB, por exemplo, têm rigidezes dependentes da direção dependendo da orientação de instalação no modelo.

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

Valores Fundamentais do Material

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

Módulo de Elasticidade

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

Módulo de Cisalhamento

O módulo de cisalhamento G, também conhecido como módulo de escorregamento, é o segundo parâmetro essencial para descrever o comportamento elástico de um material linear, isotrópico e homogêneo. A deformação baseia-se, neste caso, em uma tensão de cisalhamento.

Número de Poisson

O coeficiente de Poisson ν, também conhecido como coeficiente de Poisson, é necessário para determinar a contração lateral. Em materiais isotrópicos, o coeficiente de Poisson normalmente varia entre 0,0 e 0,5. A partir de um valor de 0,5 (por exemplo, borracha), é apropriado assumir que não se trata de um material isotrópico.

A relação entre módulo de elasticidade, módulo de cisalhamento e coeficiente de Poisson para um material isotrópico é descrita na equação Número de Poisson.

Se você inserir um Material Personalizado com suas propriedades isotrópicas, o RFEM determina o coeficiente de Poisson a partir dos valores dos módulos de elasticidade e cisalhamento. Você pode alterar esta configuração padrão, 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 estado de carga "peso próprio": O peso próprio automático do modelo é determinado a partir do peso específico e das seções transversais das barras utilizadas, ou das superfícies e volumes.

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

Coeficiente de Expansão Térmica

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

O coeficiente de expansão 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. Ao ativar uma opção, novas abas são adicionadas.

Material Personalizado

Para materiais da biblioteca, os valores dos materiais são predefinidos. Eles não podem, portanto, ser alterados diretamente nos campos de entrada. Para ajustar as propriedades de um material, ative a caixa de seleção 'Material Personalizado'. Com isso, os campos de entrada para os valores fundamentais do material na aba 'Base' tornam-se acessíveis. Da mesma forma, você pode alterar os valores específicos de cálculo na aba 'Valores do Material' (ver imagem Ajustar valores materiais). Na aba 'Modificação de Rigidez', você pode escalar globalmente o módulo de elasticidade e o módulo de cisalhamento com um fator (ver imagem 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 poderá então definir os valores de material dependentes da temperatura na aba Dependente de Temperatura.

Valores do Material

Na aba Valores do Material, todos os valores de material relevantes para a análise estrutural e dimensionamento nos complementos são indicados.

Modificação de Rigidez

A aba Modificação de Rigidez é exibida se você tiver marcado 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 materiais reduzidas.

Na lista da seção 'Tipo de Modificação', duas opções estão disponíveis:

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

Insira na seção 'Parâmetros' o fator com o qual deseja ajustar a rigidez do material.

Se houver um material com propriedades ortotrópicas, na aba Ortótropico | Linear elástico, os módulos de E e G, bem como os coeficientes de Poisson, podem ser ajustados (veja a imagem Matriz de Rigidez). Se você ativar a opção 'Definir elementos da matriz de rigidez' na aba Ortótropico | Linear elástico | Matriz de Rigidez, também poderá definir manualmente os elementos da matriz de rigidez.

Dependente de Temperatura

A aba Dependente de Temperatura é exibida se você tiver marcado as opções Material Personalizado e Dependente de Temperatura na aba 'Base'. Aqui você pode descrever os valores dependentes da temperatura do material. As propriedades de material dependentes da temperatura são consideradas para objetos que estão termicamente estressados por temperatura ou variação de temperatura. No cálculo das cargas térmicas, a temperatura final do respectivo passo é aplicada.

Escolha na lista 'Valor dependente da temperatura' um valor de material, como o módulo de elasticidade. Crie então as linhas de tabela necessárias usando 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 as rigidezes para os objetos que não têm cargas térmicas. Para um valor de referência de, por exemplo, 300 °C, para todas as barras e superfícies, o módulo de elasticidade reduzido deste ponto da curva de temperatura é aplicado.

Biblioteca de Materiais Personalizados

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

Salvar Material

Para salvar o material atual como um material personalizado, clique no botão no final da seção 'Valores Fundamentais do Material', após definir os valores materiais.

Aparecerá a caixa de diálogo 'Novo Material Personalizado'.

Insira o nome do material no campo 'Nome'. Se necessário, ajuste ainda os valores materiais. Clique em OK para então salvar o material personalizado na biblioteca.

Ler Material

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

Aparecerá a caixa de diálogo 'Editar Material Personalizado'. Nesta biblioteca com seus materiais salvos (veja a imagem Caixa de Diálogo 'Novo Material Personalizado'), você pode selecionar a entrada apropriada e depois clicar em OK para aplicar.

Se você carregou um material personalizado e deseja alterar suas propriedades em geral, pode ajustar os valores dos materiais através do botão (na seção 'Valores Fundamentais do Material') na própria biblioteca.

Definir Local de Armazenamento da Biblioteca

A biblioteca com o material personalizado é por padrão armazenada 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 a pasta do arquivo user_library_material.dbm usando o botão (2). Se você deseja usar outra biblioteca de materiais que esteja em um diretório de rede da sua empresa, defina o diretório do arquivo e clique em 'Salvar'. Você também pode transferir seu arquivo para outro computador e, neste mesmo diálogo, definir o caminho de armazenamento apropriado.