Se o complemento de análise de Comportamento Não Linear do Material estiver ativado (é necessário licenciamento) nos Dados Base do Modelo, há mais opções de seleção na lista de modelos de material além dos modelos "Isotrópico | Elástico Linear" e "Ortótropico | Elástico Linear".
Se você usar modelos de material não linear no RFEM, um cálculo iterativo será sempre realizado. Dependendo do modelo de material, uma relação diferente entre as tensões e as deformações é definida.
A rigidez dos elementos finitos é ajustada repetidamente no curso das iterações até que a relação tensão-deformação seja atendida. O ajuste é sempre realizado para uma superfície ou elemento sólido inteiro. Portanto, recomendamos sempre usar o tipo de suavização Constante em elementos de malha ao avaliar tensões.
Alguns modelos de material no RFEM são indicados como "Plástico", outros como "Elástico Não Linear".
Se um componente estrutural com um material elástico não linear for descarregado novamente, a deformação retorna pelo mesmo caminho. Quando completamente descarregado, não sobra deformação.
Ao descarregar um componente estrutural com um modelo de material Plástico, a deformação permanece após estar completamente descarregado.
Informações de fundo sobre modelos de material não lineares podem ser encontradas no artigo técnico que descreve as Leis de escoamento no modelo de material isotrópico elástico não linear.
As forças internas e momentos em placas com material não linear resultam da integração numérica das tensões ao longo da 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 do trapézio
Além disso, você pode especificar o "Número de pontos de integração" de 3 a 99 pela espessura da placa.
Plástico Isotrópico | Barras
Ao selecionar a entrada Isotrópico | Plástico (Barras) na lista suspensa "Modelo de material", a aba para inserir parâmetros de material não linear é habilitada.
Nesta aba, 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. Os 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 possui uma pequena inclinação Ep.
Se você deseja alterar os valores de resistência ao escoamento e módulo de elasticidade, ative a caixa de seleção "Material definido pelo usuário" na aba "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 essa opção, a aba "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 salta de 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.
Plástico Isotrópico | Superfícies/Sólidos
Ao selecionar a entrada "Isotrópico | Plástico (Superfícies/Sólidos)" na lista suspensa "Modelo de material", a aba para inserir parâmetros de material não linear é habilitada.
Primeiro, selecione a "Hipótese de falha por 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:
Elástico Não Linear Isotrópico | Barras
A funcionalidade corresponde amplamente à do modelo de material plástico isotrópico (barras). A diferença é que nenhuma deformação plástica permanece após o descarregamento.
Elástico Não Linear Isotrópico | Superfícies/Sólidos
A funcionalidade corresponde amplamente à do modelo de material plástico isotrópico (superfícies/sólidos). A diferença é que nenhuma deformação plástica permanece após o descarregamento.
Dano Isotrópico | Superfícies/Sólidos
Em contraste com outros modelos de material, o diagrama tensão-deformação para este modelo de material não é anti-métrico 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 de concreto reforçado com fibras de aço no artigo técnico sobre Determinando as propriedades do material do 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 do curva de tensão definida no Diagrama. Isso não leva em consideração 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 tração 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 trinca é escalada para o comprimento do elemento. Com o valor padrão em zero, nenhuma escala é realizada. Assim, o comportamento do concreto reforçado com fibras de aço é modelado de forma realista.
Encontre mais informações sobre o fundo teórico do modelo de material "Dano Isotrópico" no artigo técnico que descreve o Modelo de Material Não Linear de Dano.
Plástico Ortotrópico | Superfícies/Sólidos
O modelo de material de acordo com "Tsai-Wu" une propriedades plásticas com propriedades ortotrópicas. Isso permite uma modelagem especial de materiais com características anisotrópicas, como plásticos reforçados com fibras ou madeira.
Se o material estiver 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 Ortótico. 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 pensar no critério de tensão como uma superfície elíptica em um espaço de tensão de seis dimensões. Se um dos três componentes da tensão for aplicado como um valor constante, a superfície pode ser projetada em um espaço de tensão tridimensional.
Se o valor para fy(σ) de acordo com a equação de Tsai-Wu, condição de tensão plana, for menor que 1, as tensões estão na zona elástica. A zona plástica é atingida assim que fy(σ) = 1. Valores maiores que 1 não são permitidos. O comportamento do modelo é idealmente plástico, o que significa que não há enrijecimento.