Materiais

Os materiais são necessários para definir as superfícies, as secções e os sólidos. As propriedades do material afetam a resistência destes objetos.

Caixa de diálogo ' Novo material '

Nome

Pode definir qualquer nome para o material. Se a descrição corresponde a uma entrada na biblioteca, o RFEM importa as propriedades do material armazenadas. Para selecionar o material da biblioteca, clique no botão no final da linha de entrada. A importação de materiais é descrita no Capítulo Biblioteca de materiais.

Para materiais da biblioteca, as 'Propriedades de base do material' encontram-se definidas por defeito e não podem ser alteradas. Se pretende utilizar as propriedades definidas pelo utilizador do material, assinale a caixa de selecção Material definido pelo utilizador na secção de diálogo 'Opções' (ver o parágrafo Material definido pelo utilizador )

Geral

O separador Geral gere os parâmetros básicos do material.

Tipo de material

O tipo de material é utilizado para definir a categoria do material. Controla os parâmetros e os coeficientes relevantes para o dimensionamento. O tipo de material também define os coeficientes parciais de segurança do material, os quais são considerados para o dimensionamento dependendo da norma.

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

Tipos de material

Modelo de material

Estão disponíveis os seguintes modelos de material para seleção na lista:

Seleção de modelo do material

Isotrópico linear elástico

As propriedades de resistência linear elástica do material não dependem das direcções. Estas podem ser descritas da seguinte forma:

Aplicam-se as seguintes condições:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0.5 (para superfícies e sólidos, sem limite máximo para barras)

A matriz de elasticidade (inversa da matriz de rigidez) para as superfícies é a seguinte:

Ortotrópico linear elástico (superfícies)

Para este tipo de modelo de material pode definir as propriedades de resistência que aparecem diferentes nas duas direcções x e y da superfície. Isto permite representar as propriedades de, por exemplo plásticos reforçados com fibra de vidro, pisos nervurados ou as direções da tensão de tetos armados. Os eixos x e y da superfície são perpendiculares entre si no plano da superfície.

Para definir diferentes propriedades de material para as direções x e y, active a opção Material definido pelo utilizador na secção de diálogo 'Opções'. De seguida, no separador 'Ortotrópico - linear elástico (superfícies)', pode definir os parâmetros do material.

Matriz de rigidez para material elástico linear ortotrópico (superfícies)

As seguintes condições devem ser atendidas para uma matriz rigidez definitiva positivamente:

• E_x > 0;_EY > 0
• _GYZ > 0;_Gxz > 0; G_xy > 0
• $$\left|{\mathrm{\nu }}_{\mathrm{xy}}\right|<\sqrt{\frac{{\mathrm{E}}_{\mathrm{x}}}{{\mathrm{E}}_{\mathrm{y}}}}$$

  Coeficiente de Poisson

Ortotrópico linear elástico (sólidos)

Num modelo de material ortotrópico tridimensional, pode definir a rigidez elástica separadamente em todas as direcções do sólido. Para definir diferentes propriedades de material para cada direção, ative a caixa de seleção Material definido pelo utilizador na secção de diálogo 'Opções'. De seguida, no separador 'Ortotrópico - linear elástico (sólidos)', pode definir os parâmetros do material.

Matriz de rigidez para material elástico linear ortotrópico (sólidos)

Os elementos da matriz de rigidez determinados a partir dos dados introduzidos são especificados no separador 'Ortotrópico - linear elástico (sólidos) - Matriz de rigidez'.

Madeira isotrópica linear elástica (barras)

Este modelo de material pode ser selecionado para materiais do tipo 'Madeira'. Permite representar, por exemplo, as propriedades de um painel de tiras de madeira orientadas (OSB) num modelo de barra, incluindo diferentes rigidezes dependendo da posição de instalação. Pode definir a posição da tábua na caixa de diálogo 'Isotrópica | Separador Linear elástico (barras)' utilizando as duas listas.

Parâmetros de um material de madeira elástico linear isotrópico para barras

Linear elástico de madeira ortotrópica (superfícies)

Este modelo de material pode ser utilizado para materiais do tipo 'Madeira' para controlar o módulo de elasticidade no que diz respeito à capacidade de carga como parede ou painel, bem como o módulo de corte G_xy : Por exemplo, painéis de tiras de madeira orientadas têm uma rigidez direcional dependendo da posição de instalação no modelo.

Os parâmetros de rigidez podem ser definidos na caixa de diálogo 'Madeira ortotrópica | Linear elástico (superfícies)'. Os valores padrão são pré-definidos para materiais de madeira da biblioteca. Para definir propriedades de material diferentes para cada direção, primeiro ative a caixa de seleção Material definido pelo utilizador na secção de diálogo 'Opções' (ver o parágrafo Material definido pelo utilizador).

Parâmetros de um material de madeira elástico linear ortotrópico para superfícies

módulo de elasticidade

Os módulos de elasticidade E descrevem a relação entre a tensão normal e a extensão.

Módulo de corte

O módulo de corte G é o segundo parâmetro utilizado para descrever o comportamento elástico de um material linear, isotrópico e homogéneo. Neste caso, a deformação é baseada na tensão de corte.

Deformação transversal

O coeficiente de Poisson's ν é necessário para determinar a deformação transversal. Geralmente, o coeficiente de Poisson dos materiais isotrópicos está entre 0.0 e 0.5. Portanto, para um valor superior a 0.5 (por exemplo borracha) assume-se que o material não é isotrópico.

A relação entre o módulo de elasticidade, o módulo de corte e o coeficiente de Poisson' para um material isotrópico é descrito na equação de coeficiente de Poisson.

Quando introduz um {%>

Tipo de definição para as propriedades do material

Peso específico / densidade da massa

O peso específico γ descreve o peso do material por unidade de volume. A especificação é especialmente importante para o tipo de carga 'Peso próprio'. O peso próprio automático da estrutura é determinado a partir do peso específico e das áreas da secção das barras, superfícies ou sólidos utilizadas.

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

coeficiente de dilatação térmica

O coeficiente de dilatação térmica α descreve a correlação linear entre as alterações na temperatura e no comprimento (extensão do material devido ao aquecimento, retracção devido ao arrefecimento).

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

Material definido pelo utilizador

As propriedades dos materiais para os materiais da biblioteca são predefinidas. Por isso, não podem ser alteradas diretamente nos campos de entrada.

Para ajustar as propriedades de um material, assinale a caixa de selecção Material definido pelo utilizador na secção de diálogo 'Opções'. De seguida, os campos de entrada na secção de diálogo 'Propriedades básicas do material' do separador 'Geral' tornam-se acessíveis. Utilize o separador 'Valores dos materiais' também para alterar as propriedades específicas do dimensionamento.

Ajuste das propriedades do material

Quando está definido um material com propriedades ortotrópicas, o separador 'Ortotrópico' pode ser utilizado para ajustar os módulos de elasticidade e de corte, bem como os coeficientes de Poisson' (ver imagem {%>

Definição de elementos da matriz de rigidez

Alteração de rigidez

No caso de um material definido pelo utilizador, é possível ajustar a resistência para considerar, por exemplo, os fatores de segurança ou as propriedades do material reduzidas. Estão disponíveis duas opções para selecção na lista 'Tipo de modificação':

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

Ajustar a rigidez do material

Na secção de diálogo 'Parâmetros', introduz o factor pelo qual a resistência do material será ajustada.

Dependente da temperatura

Para definir um material linear elástico com propriedades tensão-extensão dependentes da temperatura, seleccione as opções Definido pelo utilizador e Dependente da temperatura na secção de diálogo 'Opções'. Depois, pode definir as propriedades do material dependentes da temperatura no separador 'Dependente da temperatura'. Estas propriedades de material são tidas em consideração para objetos que são tensionados termicamente pela temperatura ou pela alteração da temperatura.

Definição de propriedades de material dependentes da temperatura

Na lista 'Propriedade dependente da temperatura', selecione uma propriedade de material; por exemplo, o módulo de elasticidade. Depois, utilize o botão para criar um as linhas necessárias da tabela para que seja possível introduzir as temperaturas com os valores correspondentes linha por linha. Pode utilizar o comando também é possível importar os dados de uma folha de cálculo do Excel.

A 'Temperatura de referência' define a resistência para os objetos que não têm cargas de temperatura. Quando está definido um valor de referência de, por exemplo, 300 °C, é aplicado o módulo de elasticidade reduzido desse ponto da curva de temperatura para todas as barras e superfícies.