Se o complemento de análise de Comportamento Não Linear do Material for ativado (licença necessária) nos Dados Base do Modelo, há mais opções para seleção na lista de modelos de material além dos modelos de material "Isotrópico | Linear Elástico" e "Ortótropico | Linear Elástico".
Se você usar modelos de material não lineares no RFEM, um cálculo iterativo é sempre realizado. Dependendo do modelo de material, uma relação diferente entre tensões e deformações é definida.
A rigidez dos elementos finitos é ajustada repetidamente no decorrer das iterações até que a relação tensão-deformação seja atendida. O ajuste é sempre realizado para uma superfície ou elemento sólido completo. Portanto, recomendamos sempre usar o tipo de suavização Constante nos elementos de malha ao avaliar tensões.
Alguns modelos de material no RFEM são indicados por "Plástico", outros por "Não Linear Elástico".
Se um componente estrutural com um material não linear elástico for liberado novamente, a deformação retorna pelo mesmo caminho. Quando completamente descarregado, não há deformação restante.
Ao descarregar um componente estrutural com um modelo de material Plástico, a deformação permanece mesmo após ter sido completamente descarregado.
Informações de base sobre modelos de materiais não lineares podem ser encontradas no artigo técnico que descreve as Leis de fluência em modelo de material isotrópico não linear elástico.
As forças internas e momentos em placas com material não linear resultam da integração numérica das tensões pela espessura d da placa. Para definir o método de integração para a espessura, selecione a opção Especificar método de integração na caixa de diálogo "Editar Espessura". Os seguintes métodos de integração estão disponíveis:
- Quadratura de Gauss-Lobatto
- Regra de Simpson
- Regra trapezoidal
Além disso, você pode especificar o "Número de pontos de integração" entre 3 e 99 conforme a espessura da placa.
Isotrópico Plástico | Barras)
Ao selecionar a entrada Isotrópico | Plástico (Barras) na lista suspensa "Modelo de material", a guia para inserir parâmetros de material não linear é habilitada.
Nesta guia, você define o diagrama tensão-deformação. As seguintes opções estão disponíveis:
- Básico
- Bilinear
- Diagrama tensão-deformação
Se Básico for selecionado, o RFEM usa um modelo de material bilinear. Valores do banco de dados de materiais são usados para o módulo de elasticidade E e a resistência ao escoamento fy. Por razões numéricas, o ramo do gráfico não é exatamente horizontal, mas tem uma pequena inclinação Ep.
Se você quiser alterar os valores de resistência ao escoamento e módulo de elasticidade, ative a caixa de seleção "Material definido pelo usuário" na guia "Principal".
Para uma definição bilinear, você também pode inserir um valor para Ep.
Relações mais complexas entre tensão e deformação podem ser definidas por meio do "Diagrama Tensão-Deformação". Ao selecionar esta opção, a guia "Diagrama Tensão-Deformação" é exibida.
Defina um ponto para a relação tensão-deformação em cada linha da tabela. Você pode selecionar como o diagrama continua após o último ponto de definição na lista "Fim do Diagrama" abaixo do diagrama:
No caso de "Ruptura", a tensão após o último ponto de definição volta para zero. "Escoamento" significa que a tensão permanece constante quando a deformação aumenta. "Contínuo" significa que o gráfico continua com a inclinação da última seção.
Isotrópico Plástico | Superfícies/Sólidos
Ao selecionar a entrada "Isotrópico | Plástico (Superfícies/Sólidos)" na lista suspensa "Modelo de material", a guia para inserir parâmetros de material não linear é habilitada.
Primeiramente, selecione a "Hipótese de falha de tensão". As seguintes hipóteses estão disponíveis para seleção:
- von Mises (Critério de escoamento de von Mises)
- Tresca (Critério de escoamento de Tresca)
- Drucker-Prager
- Mohr-Coulomb
Ao selecionar "von Mises", a seguinte tensão é usada no diagrama tensão-deformação:
Superfícies:
Sólidos:
De acordo com a hipótese "Tresca", a seguinte tensão é usada:
Superfícies:
Sólidos:
De acordo com a hipótese "Drucker-Prager", a seguinte tensão é usada para superfícies e sólidos:
|
σc |
Tensão limite para compressão |
|
σt |
Tensão limite para tração |
De acordo com a hipótese "Mohr-Coulomb", a seguinte tensão é usada para superfícies e sólidos:
Isotrópico Não Linear Elástico | Barras
A funcionalidade corresponde amplamente à do modelo de material isotrópico plástico (barras). A diferença é que não permanece deformação plástica após o descarregamento.
Isotrópico Não Linear Elástico | Superfícies/Sólidos
A funcionalidade corresponde amplamente à do modelo de material isotrópico plástico (superfícies/sólidos). A diferença é que não permanece deformação plástica após o descarregamento.
Dano Isotrópico | Superfícies/Sólidos
Ao contrário de outros modelos de material, o diagrama tensão-deformação para este modelo de material não é antissimétrico em relação à origem. Assim, o comportamento do concreto reforçado com fibras de aço pode ser exibido com este modelo de material, por exemplo. Encontre informações detalhadas sobre a modelagem do concreto reforçado com fibras de aço no artigo técnico sobre Determinação das propriedades do material de concreto reforçado com fibras de aço.
Neste modelo de material, a rigidez isotrópica é reduzida com um parâmetro de dano escalar. Este parâmetro de dano é determinado a partir da curva de tensão definida no Diagrama. Isso não leva em conta a direção das tensões principais; em vez disso, o dano ocorre na direção da deformação equivalente, que também cobre a terceira direção perpendicular ao plano. A área de tensão e compressão do tensor de tensões é tratada separadamente. Diferentes parâmetros de dano se aplicam em cada caso.
O "Tamanho de elemento de referência" controla como a deformação na área de fissura é dimensionada ao comprimento do elemento. Com o valor padrão zero, nenhuma dimensionamento é realizado. Assim, o comportamento do material do concreto de fibra de aço é modelado de maneira realista.
Encontre mais informações sobre o embasamento teórico do modelo de material "Dano Isotrópico" no artigo técnico que descreve o Modelo de Material Não Linear Dano.
Plástico Ortotrópico | Superfícies/Sólidos
O modelo de material de acordo com "Tsai-Wu" unifica plástico com propriedades ortótropicas. Isso permite a modelagem especial de materiais com características anisotrópicas, como plásticos reforçados com fibra ou madeira.
Se o material for plastificado, as tensões permanecem constantes. A redistribuição é realizada de acordo com as rigidezes disponíveis nas direções individuais.
A área elástica corresponde ao modelo de material Ortótropico. A seguinte condição de escoamento de acordo com Tsai-Wu se aplica à zona plástica:
Superfícies (2D):
Sólidos (3D):
Todas as resistências devem ser definidas positivamente.
Você pode imaginar o critério de tensão como uma superfície elíptica em um espaço de tensões de seis dimensões. Se um dos três componentes de tensão for aplicado como um valor constante, a superfície pode ser projetada em um espaço de tensões de três dimensões.
Se o valor para fy(σ) de acordo com a equação Tsai-Wu, condição de tensão plana, for menor que 1, as tensões estão na zona elástica. A zona plástica é alcançada assim que fy(σ) = 1. Valores maiores que 1 não são permitidos. O comportamento do modelo é ideal-plástico, o que significa que não há enrijecimento.