Superfícies

Com superfícies, descreve-se a geometria de componentes planos ou curvos, cujas medidas de superfície são significativamente maiores do que as espessuras. A rigidez de uma superfície resulta do seu material e espessura. Ao gerar a malha FE, são criados elementos 2D nas superfícies. Estes são usados para cálculos no eixo central da superfície.

Para inserir uma superfície, pode usar 'linhas de contorno' existentes. Também pode optar pela entrada direta, onde o programa gera automaticamente as linhas de definição.

A aba Base gere os parâmetros elementares da superfície. Ao marcar caixas de seleção, outras abas são adicionadas, onde pode inserir informações específicas.

Tipo de Rigidez

O tipo de rigidez controla como as forças de corte podem ser absorvidas ou quais propriedades são assumidas para a superfície.

Na lista, estão disponíveis diferentes tipos de rigidez.

Padrão

A superfície transmite momentos e forças membranares. Esta abordagem descreve o comportamento geral de um modelo de superfície homogêneo e isotrópico. As propriedades de rigidez da superfície são independentes da direção.

Sem Espessura

A superfície não possui rigidez. Este tipo deve ser usado para as superfícies de limite de um corpo de volume.

Rígida

Com este tipo de rigidez, pode-se representar superfícies muito rígidas para modelar uma conexão rígida entre objetos.

Membrana

A superfície tem uma rigidez uniforme em todas as direções. No entanto, apenas forças membranares em estado de tração (n_x, n_y) e forças cisalhantes membranares (n_xy) são transmitidas. Em caso de forças de compressão e forças transversais, assim como momentos, os elementos de superfície afetados falham.

Membrana Sem Tração

Apenas momentos e forças membranares em estado de compressão são transmitidos. Se houver forças membranares que causem tração, ocorrerá uma falha dos elementos de superfície afetados (exemplo: força de embutimento).

Transferência de Cargas

Com este tipo, podem-se aplicar cargas de superfície em áreas que não estão preenchidas com superfícies, como cargas de vento em janelas ou nas barras de um salão. A carga desta superfície é distribuída nas bordas ou nos objetos integrados. Se forem geradas cargas de barra, a carga é convertida para direções globais baseadas nos comprimentos verdadeiros das barras (direções de carga X_L, Y_L, Z_L). A própria superfície não possui rigidez.

Os critérios para a transferência de cargas podem ser definidos em um novo aba.

A 'direção de transferência de carga' descreve em que direção(ões) as cargas devem ser aplicadas aos objetos. A lista oferece opções de seleção para uma distribuição isotrópica baseada em um cálculo FEM, assim como para uma disposição ortotrópica em faixas de superfície, que são usadas para determinar a largura de absorção de cargas em uma ou ambas as direções locais da superfície.

Na opção 'Isotrópico | FEM', o RFEM usa um submodelo separado para determinar a distribuição das cargas, no qual a superfície é representada por um elemento de superfície rígido. Todos os objetos integrados à superfície (barras, suportes lineares e de nó, linhas conectadas a elementos de modelo, acoplamentos ou nós, etc.) são substituídos por linhas rígidas ou suportes de nó rígidos. As reações deste submodelo são, então, utilizadas como cargas para o cálculo 3D no RFEM. Se determinados objetos não devem transmitir cargas, poderá especificá-los na seção 'Sem efeito em'.

Na transferência de cargas através de faixas de superfície, pode definir como o RFEM deve proceder à 'distribuição de carga'. Por padrão, a carga é distribuída nas estruturas adjacentes com uma variação variável. No entanto, se desejar uma distribuição de carga constante, selecione a entrada apropriada na lista. A diferença entre as duas variantes é apresentada na imagem a seguir.

As opções de entrada para a 'largura da faixa da superfície', o 'fator de suavização' e o 'número mínimo de faixas na superfície' estão acessíveis, se a seção 'Opções' incluir a caixa de controle Configurações avançadas de distribuição. Ajustes são necessários apenas para distribuições de carga problemáticas. O impacto desses parâmetros é explicado no artigo especializado Configurações avançadas de distribuição em superfícies de transferência de cargas com um exemplo.

Para a superfície de transferência de carga, pode também definir um 'peso da superfície', por exemplo, para considerar o peso próprio de uma vidraça.

Na seção 'Sem efeito em', pode excluir barras, linhas e nós da transferência de carga (por exemplo, treliças). Defina os objetos individualmente ou escolha um objeto de padrão que seja paralelo às barras ou linhas sem carga.

Quando as linhas de contorno da superfície estão definidas, na seção 'Objetos carregados', são indicadas as barras, linhas e nós carregados. Se desejar uma distribuição de carga específica, marque a caixa de seleção Fator de distribuição de carga na aba 'Base'. Em seguida, poderá especificar os coeficientes para os objetos de transferência de carga na aba Fatores de distribuição de carga individualmente.

Na transferência de carga através de faixas de superfície, pode considerar a 'excentricidade de barras' ou a 'distribuição da seção transversal', a fim de capturar corretamente a localização geométrica de uma barra ou seu curso (ver capítulo Seção transversal). A caixa de controle 'Negligenciar equilíbrio de momentos' não está ativada por padrão. Com isso, o momento das cargas de superfície é gerado no centro de gravidade e comparado com o momento das cargas de barra no centro de gravidade. Para cargas de nó, essa opção, no entanto, não é relevante. A imagem a seguir mostra como uma carga de linha livre é distribuída nas barras opostas com e sem a consideração do equilíbrio de momentos.

Tipo de Geometria

O tipo de geometria descreve o conceito formal de uma superfície. Na lista, estão disponíveis diferentes tipos para seleção.

Plano

Numa superfície plana, todas as linhas de contorno se encontram em um plano. Através da tecla de lista, diferentes formas de superfícies planas estão disponíveis.

Você pode definir graficamente a superfície (após clicar em OK no diálogo) desenhando um retângulo, círculo, etc. Se selecionar 'escolher contorno', o RFEM reconhece automaticamente a superfície assim que um número suficiente de linhas de contorno for determinado.

Quadrângulo

Este tipo de superfície descreve, na sua forma básica, uma superfície de quatro lados gerais. Linhas retas, arcos, polilinhas e splines são possíveis como linhas de contorno. Isso permite modelar superfícies curvas.

Defina as linhas de contorno da superfície quadrangular no diálogo 'Nova Superfície'. Caso a superfície fechada não possa ser formada por quatro linhas, são aceitáveis mais do que quatro linhas. Na aba 'Quadrângulo', serão então especificados os quatro nós de canto. Eles determinam como a superfície curva será gerada.

NURBS

Superfícies NURBS são formadas a partir de quatro linhas fechadas NURBS (veja o capítulo Linhas). Isso permite modelar quase qualquer superfície de forma livre.

Defina as linhas de contorno da superfície NURBS no diálogo 'Nova Superfície'. Os pares opostos de linhas NURBS devem ter o mesmo número de pontos de controle, para que a ordem dessas linhas NURBS seja "compatível". Na aba 'NURBS', pode então influenciar a forma da superfície através dos 'pesos dos pontos de controle'. As coordenadas do ponto de controle selecionado são indicadas na seção 'Coordenadas - Ponto de Controle'.

Recortada

Quando as superfícies se interceptam, pode rapidamente criar a interseção: selecione as superfícies e, em seguida, acesse o menu de contexto. Estão disponíveis várias opções.

Com a opção 'Gerar Interseção', apenas a linha de interseção será gerada. Se selecionar uma das opções 'Dividir por Interseção', o RFEM cria sub-superfícies e atribui-lhes o tipo 'Recortada'. Pode então excluir componentes se, por exemplo, quiser remover superfícies salientes.

Rotação

Uma superfície de rotação é gerada quando uma linha existente é girada em torno de um eixo. O RFEM gera a superfície a partir dos nós inicial e final, bem como dos pontos de definição rotacionados da linha. Durante este processo, novas linhas são geradas.

Defina na aba 'Rotação' a linha de contorno da superfície que deve ser rotacionada. Indique o ângulo de rotação α. Pode determinar graficamente os pontos do eixo de rotação através das coordenadas ou com o botão .

Tubo

Uma superfície de tubo é gerada quando a linha central do tubo é rotacionada em um raio em torno desse eixo. Durante este processo, são geradas novas linhas: dois círculos e uma polilinha paralela ao eixo do tubo.

Defina na aba 'Tubo' o raio do tubo. Este valor descreve a distância do eixo do tubo até o centro da superfície. Indique o número da linha central ou escolha o eixo do tubo graficamente com o botão .

Se a seção transversal do tubo for cônica, ative a caixa 'Raio diferente no final' e forneça o valor apropriado.

Spline com Curvatura Mínima

Com este tipo de geometria, pode gerar uma superfície curva através de nós de controle, que podem estar na superfície ou fora dela. Isso permite, por exemplo, modelar superfícies de terrenos.

Defina o 'Sistema de Coordenadas' do plano de referência e forneça as 'Coordenadas de amostras no sistema de coordenadas'. Estes pontos representam os nós de controle da superfície de spline. Defina então as 'Linhas de contorno do plano de referência' ou escolha as linhas graficamente com o botão .

Espessura com Material

Na lista de espessuras existentes, selecione o tipo adequado ou defina uma nova espessura (veja capítulo Espessuras).

Material da Espessura

O material da espessura definida na seção acima é pré-definido. Se necessário, pode selecionar outro material na lista de materiais já criados ou definir um novo (veja capítulo Materiais). Este material será então atribuído ao tipo de espessura.

Articulações

Com uma articulação, pode controlar a transmissão de esforços cortantes ao longo de uma linha da superfície (veja capítulo Articulações de Linha. Após marcar a caixa, pode definir o tipo de articulação na aba 'Articulações'.

Apoios

Se a superfície estiver sustentada elasticamente, pode selecionar ou definir um novo suporte de superfície na aba 'Apoios' (veja capítulo Apoios de Superfície).

Liberação

Para desacoplar o modelo na superfície, pode escolher ou definir uma nova liberação de superfície na aba 'Liberação' (veja capítulo Liberação de Superfícies).

Excentricidade

Com uma excentricidade, pode modelar um deslocamento vertical de toda a superfície (veja capítulo Excentricidades de Superfície). Pode definir o tipo de deslocamento na aba 'Excentricidade'.

Fator de Distribuição de Carga

Para uma superfície do tipo Transferência de Cargas, pode definir fatores de distribuição para os objetos que suportam a carga. Se marcar a caixa, poderá atribuir individualmente esses fatores em uma nova aba.

Os objetos carregados na superfície de transferência de carga são pré-definidos numa linha. Cada objeto tem o fator 1.00 atribuído, de modo que todos contribuem de forma uniforme para a transferência de carga. Se desejar uma distribuição específica, clique na próxima linha livre e selecione a linha ou barra. Atribua então o 'fator de distribuição' adequado.

Refinamento de Malha

A malha FE pode ser ajustada à geometria da superfície (veja capítulo Refinamentos de Malha de Superfície). Isto a torna independente das configurações gerais de malha. Na aba 'Refinamento de Malha', pode selecionar ou definir um novo refinamento de malha de superfície.

Eixos Específicos

Cada superfície possui um sistema de coordenadas local. Na maioria das vezes, ele é alinhado paralelamente aos eixos globais. No entanto, o sistema de coordenadas pode ser definido pelo utilizador – de forma separada para entrada e saída.

Eixos de Entrada

A orientação dos eixos de entrada é importante, por exemplo, para propriedades ortotrópicas e de fundação, ou o efeito de uma carga de superfície.

A lista na seção 'Categoria' oferece várias opções para ajustar a posição dos eixos:

• Rotação de ângulo: Rotação dos eixos xy da superfície em torno do eixo z com o ângulo α
• Eixo paralelo a linha: Alinhamento do eixo x ou y com uma linha
• Eixo direcionado para ponto: Alinhamento do eixo x ou y com o ponto de interseção de uma linha com a superfície
• Eixo paralelo ao sistema de coordenadas: Alinhamento dos eixos com um sistema de coordenadas definido pelo utilizador

Pode determinar graficamente os objetos de referência através do botão .

A caixa de controle 'Inverter eixo local z' permite orientar os eixos z e y em direção oposta.

Eixos de Resultado

Atualmente, a orientação dos eixos de resultado está disponível apenas como 'Idêntica aos eixos de entrada'.

Grade para Resultados

Cada superfície está coberta por uma grade, que é usada para a saída de resultados nas tabelas. Ela permite uma saída independente da malha FE em pontos de resultados regulares e ajustáveis.

Por padrão, existe uma grade cartesiana de superfícies com uma distância de grade uniforme de 0.5 m em ambas as direções. Se necessário, aqui pode ajustar as 'distâncias da grade' na direção x (b) e na direção y (h), realizar uma 'rotação de grade' ou alterar a 'origem da grade'. Para superfícies circulares, a grade do tipo 'Polar' oferece uma alternativa para a saída numérica de resultados.

Se a seção 'Options' estiver com a caixa de controle 'Ajustar automaticamente' marcada, os pontos de grade serão ajustados à nova geometria ao modificar a superfície.

Na seção 'Pontos', pode verificar as coordenadas dos pontos de grade gerados. Alterações na tabela não são possíveis.

Objetos Integrados

O RFEM geralmente reconhece automaticamente todos os objetos dentro da superfície, mas não utilizados para a definição da superfície.

Os números dos nós, linhas e aberturas pertencentes à superfície são indicados na seção 'Objetos Integrados na Superfície'.

Se algum objeto não é reconhecido, deverá integrá-lo manualmente: Desative a opção de 'Reconhecimento Automático de Objetos'. Os campos de entrada na seção 'Objetos Integrados na Superfície' estarão agora acessíveis. Adicione o número do objeto ausente ou use o botão para determinar graficamente o objeto.

Ativar Transferência de Cargas

A caixa de seleção permite distribuir a carga da superfície – independentemente de seu tipo de rigidez – usando uma superfície de transferência de cargas. Assim, a superfície atua pelo seu próprio efeito de rigidez no modelo. No entanto, a distribuição das cargas nos objetos vizinhos é controlada pelos parâmetros que pode definir na aba Transferência de Cargas. Esta função é especialmente relevante para superfícies do tipo de espessura Disco de Viga.

Desativar para o Cálculo

A caixa de verificação oferece a possibilidade de não considerar a superfície no cálculo, por exemplo, para simular fases de construção ou investigar uma variante de modelagem. Neste caso, a rigidez, as condições de fronteira e as cargas da superfície não são aplicadas.

Informações | Analítico

Esta seção é exibida assim que as linhas de contorno da superfície estão definidas. Ela oferece uma visão geral das propriedades importantes da superfície, como área, volume e massa, bem como a localização do centro de gravidade da superfície e orientação da área. As aberturas são consideradas conforme apropriado.