Materiais

Os materiais são necessários para definir superfícies, seções transversais e corpos volumétricos. As propriedades do material influenciam as rigidezes desses objetos.

Nome

Você pode atribuir um nome ao material. Se o nome corresponder a uma entrada na 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 importação de materiais é descrita no capítulo Biblioteca de Materiais.

Nos materiais da biblioteca, os 'Valores Básicos do Material' são fixos e não podem ser alterados. Se desejar usar 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 podem ser definidas em abas adicionais.

Categorias

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

Tipo de Material

O tipo de material determina quais parâmetros e coeficientes são relevantes para o dimensionamento. Esta classificação também define os coeficientes de segurança parcial do material, que são considerados no dimensionamento dependendo da norma.

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

Modelo de Material

Os seguintes modelos de material estão disponíveis na lista:

Isotrópico | Linear Elástico

As propriedades de rigidez linear-elástica 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 volumétricos; para barras, sem limite superior)

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

Ortotrópico | Linear Elástico (Superfícies)

Com este modelo de material, podem ser definidas propriedades de rigidez que se diferenciam nas duas direções da superfície x e y. Por exemplo, podem ser modeladas as propriedades de plástico reforçado com fibra de vidro, lajes nervuradas ou as direções de tensões de lajes reforçadas. Os eixos x e y da superfície são ortogonais no plano.

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 que a matriz de rigidez seja definida positivamente, 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

O coeficiente de Poisson pode ser definido para ambas as direções ortotrópicas. Os índices de ν_xy e ν_yx estão divididos da seguinte forma: o primeiro índice refere-se à deformação na direção da tensão e o segundo índice à deformação negativa perpendicular à direção da tensão.

Ortortópico | Linear Elástico (Corpos Volumétricos)

No modelo de material ortortrópico tridimensional, as rigidezes elásticas podem ser definidas separadamente para 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 Ortotrópico | Linear Elástico (Corpos Volumétricos), você pode então definir os parâmetros do material.

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

Isotrópico | Madeira | Linear Elástico (Barras)

Este modelo de material está disponível para materiais do tipo 'Madeira'. Ele permite que, por exemplo, as propriedades de um painel OSB sejam representadas num modelo de barra, que considera as diferentes rigidezes dependendo da posição de montagem. A posição da placa pode ser especificada na aba Isotrópico | Madeira | Linear Elástico (Barras) através das duas listas.

Ortortópico | Madeira | Linear Elástico (Superfícies)

Para materiais do tipo 'Madeira', este modelo de material permite controlar o módulo de elasticidade em termos de função como parede ou placa, bem como o módulo de cisalhamento G_xy: Por exemplo, os painéis OSB apresentam rigidez direcional dependendo da posição em que são montados no modelo.

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

Valores Básicos do Material

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

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 chamado de módulo de deslizamento, é a segunda característica para descrever o comportamento elástico de materiais lineares, isotrópicos e homogêneos. A deformação baseia-se, neste caso, numa tensão de cisalhamento.

Coeficiente de Poisson

O coeficiente de Poisson ν é necessário para determinar a contração lateral. Em materiais isotrópicos, esse coeficiente geralmente situa-se entre 0,0 e 0,5. A partir de um valor de 0,5 (ex. borracha), presume-se que não há material isotrópico presente.

A relação entre o módulo de elasticidade E, o módulo de cisalhamento G e o coeficiente de Poisson em um material isotrópico é descrita na equação Coeficiente 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 E e G. Se necessário, você pode alterar este ajuste padrão 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 relevante para o caso de carga "Peso Próprio": a carga própria automática do modelo é calculada a partir do peso específico e das áreas das seções transversais usadas, ou das superfícies e dos corpos volumétricos.

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

Coeficiente de Expansão Térmica

O coeficiente de expansão térmica α descreve a relação linear entre as alterações de temperatura e comprimento (deformação do material durante o aquecimento, encurtamento durante o resfriamento).

O coeficiente de expansão térmica é relevante para os tipos de carga 'Temperatura' e 'Mudança 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

Nos materiais da biblioteca, os valores das propriedades do material são pré-definidos. Assim, não podem ser alterados diretamente nos campos de entrada. Para ajustar as propriedades de um material, ative a caixa de seleção 'Material Personalizado'. Desta forma, os campos de entrada dos valores básicos do material na aba 'Base' ficam acessíveis. Você também pode alterar as características específicas da verificação na aba 'Materialwerte' (veja a imagem Ajustar Características do Material). Na aba 'Modificação de Rigidez', é possível escalar globalmente os módulos E e G por um fator (veja a imagem Ajustar Rigidez do Material).

Dependente da Temperatura

Para definir um material linear elástico com propriedades de tensão-deformação dependentes da temperatura, ative as caixas de seleção 'Personalizado' e 'Dependente da Temperatura'. Em seguida, você pode definir os valores do material dependentes da temperatura na aba Dependente da Temperatura.

Estimativa de Custo

Para determinar os custos, são utilizados os materiais atribuídos aos diferentes objetos. Os custos unitários e as unidades dos objetos podem ser definidos na aba Estimativa de Custos.

Estimativa das Emissões de CO₂

A estimativa das emissões de CO₂ também é baseada nos materiais atribuídos aos diferentes objetos. As emissões unitárias e as unidades podem ser definidas na aba Estimativa das Emissões de CO₂.

Textura Personalizada

Com uma textura personalizada, você pode atribuir uma estrutura de superfície ao material. Os objetos serão então apresentados de forma muito realista em renderização. Selecione uma entrada existente na aba 'Textura Personalizada' ou defina uma nova textura com o botão (veja o capítulo Texturas).

Materialwerte

Na aba Materialwerte, todos os valores do material relevantes para a análise estrutural e o dimensionamento nos suplementos são apresentados.

Modificação de Rigidez

A aba Modificação de Rigidez é mostrada quando você marca a opção Material Personalizado na aba 'Base'. Aqui você pode ajustar globalmente a rigidez do material, por exemplo, para levar em conta fatores de segurança ou propriedades de material reduzidas.

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

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

Informe na seção 'Parâmetros' o fator pelo qual a rigidez do material deverá ser ajustada.

Se um material tiver propriedades ortotrópicas, os módulos E e G, bem como os coeficientes de Poisson, podem ser ajustados na aba Ortotrópico | Linear Elástico (veja a imagem Matriz de Rigidez). Quando você ativa a opção 'Definir Elementos da Matriz de Rigidez' na aba Ortotrópico | Linear Elástico | Matriz de Rigidez, também é possível definir manualmente os elementos da matriz de rigidez.

Dependente da Temperatura

A aba Dependente da Temperatura é exibida quando você marca as opções Material Personalizado e Dependente da Temperatura na aba 'Base'. Aqui, você pode descrever as características do material dependentes da temperatura. As propriedades do material dependentes da temperatura são consideradas para objetos que são solicitados termicamente por temperatura ou mudança de temperatura. Para calcular as cargas de temperatura, é aplicada a temperatura final da respectiva etapa.

Selecione na lista 'Característica Dependente da Temperatura' um valor do material, como o módulo E. Crie as linhas de tabela necessárias com o botão para inserir as temperaturas com os respectivos valores linha por linha. Com o botão , também é possível importar os dados de uma tabela do Excel.

A 'Temperatura de Referência' define as rigidezes para os objetos sem cargas de temperatura. Por exemplo, se o valor de referência for 300 °C, para todas as barras e superfícies é considerado o módulo E reduzido deste ponto da curva de temperatura.

Biblioteca Personalizada de Materiais

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 Básicos do Material' após definir as propriedades do material.

Aparecerá o diálogo 'Novo Material Personalizado'.

Informe no campo 'Nome' a designação do material. Se necessário, você pode ajustar as propriedades do material. Com OK, salve o material personalizado na biblioteca.

Carregar Material

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

Aparecerá o diálogo 'Editar Material Personalizado'. Neste biblioteca com seus materiais armazenados (veja a imagem Diálogo 'Novo Material Personalizado'), você pode selecionar a entrada certa e adotar em seguida com OK.

Se você carregar um material personalizado e quiser alterar as propriedades de forma geral, você pode ajustar as características do material através do botão (na seção 'Valores Básicos do Material') na biblioteca.

Definir Local de Armazenamento da Biblioteca

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

Selecione a categoria Banco de Dados e a entrada Biblioteca de Materiais Personalizados (1). Em seguida, exiba a pasta do arquivo user_library_material.dbm usando o 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 no mesmo diálogo apropriadamente.

Estimativa de Custos

A aba Estimativa de Custos é exibida quando você marca a opção Estimativa de Custos na aba 'Base'.

Marque, para os objetos estruturais 'Barras', 'Superfícies' e 'Corpos Volumétricos', qual propriedade do material é relevante para a estimativa de custos: peso, volume ou área, etc.

Informe na coluna 'Custo Unitário' o valor que uma unidade do material custa. Na lista da coluna 'Unidade' estão disponíveis várias unidades de custo.

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

O 'Peso da Soma' no final da tabela mostra a massa obtida a partir da soma de todos os pesos parciais ativados do material. Além disso, é mostrado a proporção do peso total que este material representa na massa de todos os materiais ativados para a estimativa de custos.

Os 'Custos da Soma' mostram o preço obtido a partir da soma de todos os custos parciais ativados do material. Além disso, é mostrado a proporção dos custos totais que este material representa no custo total de todos os materiais ativados para a estimativa de custos.

O 'Custo Total' é obtido a partir da soma dos custos da soma de todos os materiais ativados para a estimativa de custos.

Estimativa das Emissões de CO₂

A aba Estimativa das Emissões de CO₂ é exibida se a opção Estimativa das Emissões de CO₂ na aba 'Base' estiver marcada.

Marque, para os objetos estruturais 'Barras', 'Superfícies' e 'Corpos Volumétricos', qual propriedade do material é relevante para a estimativa das emissões de CO₂: peso, volume ou área, etc.

Informe na coluna 'Emissão Unitária' o valor de uma unidade do material emite de CO₂. Na lista da coluna 'Unidade' estão disponíveis várias unidades de equivalentes de CO₂.

A partir das emissões unitárias e das propriedades dos objetos estruturais atribuídos ao material, o programa calcula diretamente as emissões proporcionais de CO₂. O cálculo é, portanto, direto e não como em outros suplementos através de uma função separada.

A 'Emissão da Soma' mostra os equivalentes de CO₂ obtidos a partir da soma de todas as partes de emissões ativadas do material. Além disso, é mostrado a proporção das emissões que este material representa nas emissões totais de todos os materiais ativados para a estimativa.

A 'Emissão Total' é obtida a partir da soma das emissões da soma de todos os materiais ativados para a estimativa das emissões de CO₂.