Materiales

Se requieren materiales para definir superficies, secciones y sólidos. Las propiedades del material afectan a las rigideces de estos objetos.

Cuadro de diálogo 'Nuevo material'

Nombre

Puede definir cualquier nombre para el material. Si la descripción coincide con una entrada en la biblioteca, RFEM importa las propiedades del material almacenadas. Para seleccionar el material de la biblioteca, haga clic en el botón al final de la línea de entrada. La importación de materiales se describe en el capítulo Biblioteca de materiales.

Para los materiales de la biblioteca, las 'Propiedades básicas del material' se establecen de forma predeterminada y no se pueden cambiar. Si desea utilizar las propiedades del material definidas por el usuario, seleccione la casilla Material definido por el usuario en la sección del diálogo 'Opciones' (consulte el párrafo Material definido por el usuario).

Datos básicos

La pestaña Datos principales gestiona los parámetros básicos del material.

Tipo de material

El tipo de material se utiliza para definir la categoría del material. Controla los parámetros y factores relevantes para el cálculo. El tipo de material también define los coeficientes parciales de seguridad del material, que se tienen en cuenta para el cálculo en función de la norma.

Para un material tomado de la biblioteca, se preestablece uno de los siguientes tipos de material.

Tipos de material

Modelo de material

Los siguientes modelos de materiales están disponibles para su selección en la lista:

Selección del modelo de material

Isótropo elástico lineal

Las propiedades de rigidez elástico-lineal del material no dependen de las direcciones. Se pueden describir de la siguiente manera:

Se aplican las siguientes condiciones:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0.5 (para superficies y sólidos; sin límite superior para barras)

La matriz de elasticidad (inversa de la matriz de rigidez) para superficies es la siguiente:

Ortótropo | Elástico lineal (superficies)

Para este tipo de modelo de material, puede definir las propiedades de rigidez que aparecen de forma diferente en ambas direcciones de la superficie x e y. Esto le permite representar las propiedades de, por ejemplo, un plástico reforzado con fibra de vidrio, losas nervadas o las direcciones de tensión de techos reforzados. Los ejes de la superficie x e y son perpendiculares entre sí en el plano de la superficie.

Para definir diferentes propiedades del material para las direcciones x e y, active la casilla Material definido por el usuario en la sección del diálogo 'Opciones'. Luego, en la pestaña 'Ortótropo - Elástico lineal (superficies)', puede definir los parámetros del material.

Matriz de rigidez para material elástico lineal ortótropo (superficies)

Las siguientes condiciones se deben cumplir para una matriz de rigidez definida positivamente:

• 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

Ortótropo | Elástico lineal (sólidos)

En un modelo de material ortótropo tridimensional, puede definir las rigideces elásticas por separado en todas las direcciones del sólido. Para definir propiedades de material diferentes para cada dirección, active la casilla Material definido por el usuario en la sección del diálogo 'Opciones'. Luego, en la pestaña 'Ortótropo - Elástico lineal (sólidos)', puede definir los parámetros del material.

Matriz de rigidez para material elástico lineal ortótropo (sólidos)

Los elementos de la matriz de rigidez determinados a partir de los datos introducidos se especifican en la pestaña 'Ortótropo - Elástico lineal (sólidos) - Matriz de rigidez'.

Isótropo | Madera | Elástico lineal (barras)

Este modelo de material se puede seleccionar para materiales del tipo 'Madera', lo cual le permite representar, por ejemplo, las propiedades de un tablero de virutas orientadas (OSB) en un modelo de barra, incluyendo diferentes rigideces según la posición de instalación. La posición del tablero puede definirla en la pestaña 'Isótropo Madera | Elástico lineal (barras)' utilizando las dos listas.

Parámetros de un material de madera elástico lineal isótropo para barras

Ortótropo | Madera | Elástico lineal (superficies)

Este modelo de material se puede utilizar para materiales de tipo 'Madera' para controlar el módulo de elasticidad con respecto a la capacidad de carga como un muro o panel, así como el módulo de cortante G_xy: Por ejemplo, los tableros de virutas orientadas tienen rigideces direccionales dependiendo de la posición de instalación en el modelo.

Los parámetros de rigidez se pueden definir en la pestaña 'Ortótropo | Madera | Elástico lineal (superficies)'. Los valores predeterminados están preestablecidos para los materiales de madera de la biblioteca. Para definir diferentes propiedades del material para cada dirección, active primero la casilla Material definido por el usuario en la sección de diálogo 'Opciones' (consulte el párrafo Material definido por el usuario).

Parámetros de un material de madera elástico lineal ortótropo para superficies

módulo de elasticidad

El módulo de elasticidad E describe la razón entre la tensión normal y la deformación.

Módulo de cortante

El módulo de cortante G es el segundo parámetro para describir el comportamiento elástico de un material lineal, isótropo y homogéneo. En este caso, la deformación se basa en el esfuerzo cortante.

coeficiente de Poisson

El coeficiente de Poisson v es necesario para la determinación de la deformación transversal y varía, generalmente, entre 0.0 y 0.5 para materiales isótropos. Por lo tanto, para un valor de 0.5 o superior (por ejemplo, goma), se supone que el material no es isótropo.

La relación entre el módulo de elasticidad, el módulo de cortante y el coeficiente de Poisson para un material isótropo se describe en la ecuación del Coeficiente de Poisson.

Si introduce un Material definido por el usuario con sus propiedades isótropas, RFEM determina el coeficiente de Poisson a partir de los valores de los módulos de elasticidad y cortante. Si es necesario, puede cambiar esta configuración predeterminada en la lista 'Tipo de definición'.

Tipo de definición para las propiedades del material

Peso específico / densidad de la masa

El peso específico γ describe el peso del material por unidad de volumen. La especificación es especialmente importante para el tipo de carga 'Peso propio'. El peso propio automático del modelo se determina a partir del peso específico y las áreas de la sección de las barras o superficies y sólidos utilizados.

La densidad ρ describe la masa del material por unidad de volumen. Esta información es necesaria para análisis dinámicos.

coeficiente de dilatación térmica

El coeficiente de dilatación térmica α describe la correlación lineal entre los cambios en la temperatura y la longitud (alargamiento del material debido al calor, reducción debida al frío).

El coeficiente de dilatación térmica es relevante para los tipos de carga 'Temperatura' y 'Variación de temperatura'.

Material definido por el usuario

Las propiedades de los materiales de la biblioteca están preestablecidas. Por lo tanto, no se pueden cambiar directamente en los campos de entrada.

Para ajustar las propiedades de un material, marque la casilla Material definido por el usuario en la sección de diálogo 'Opciones'. Luego, se vuelven accesibles los campos de entrada en la sección de diálogo 'Propiedades básicas del material' de la pestaña 'Datos principales'. Utilice también la pestaña 'Valores del material' para cambiar las propiedades específicas de cálculo.

Ajuste de propiedades del material

Cuando se establece un material con propiedades ortótropas, la pestaña 'Ortótropo' se puede utilizar para ajustar el módulo de elasticidad y el módulo de cortante, así como los coeficientes de Poisson (consulte la imagen Matriz de rigidez para material elástico lineal ortótropo). Si activa la opción 'Asignar elementos de la matriz de rigidez', también puede definir los elementos de la matriz de rigidez manualmente.

Definición de elementos de la matriz de rigidez

Modificación de la rigidez

En el caso de un material definido por el usuario, puede ajustar la rigidez, por ejemplo, para considerar coeficientes parciales de seguridad o propiedades reducidas del material. Hay dos opciones disponibles para su selección en la lista 'Tipo de modificación':

• Factor divisor para los módulos E y G
• Factor multiplicador para los módulos E y G

Ajuste de la rigidez del material

En la sección de diálogo 'Parámetros', introduzca el factor con el que se va a ajustar la rigidez del material.

Dependiente de la temperatura

Para definir un material elástico lineal con propiedades de tensión-deformación dependientes de la temperatura, seleccione las casillas Definido por el usuario y Dependiente de la temperatura en la sección de diálogo 'Opciones'. Luego, puede definir las propiedades del material que dependen de la temperatura en la pestaña 'Dependiente de la temperatura'. Estas propiedades del material se tienen en cuenta para objetos sujetos a tensiones térmicas por la temperatura o variaciones de temperatura.

Definición de propiedades de materiales dependientes de la temperatura

En la lista 'Propiedad dependiente de la temperatura', seleccione una propiedad del material; por ejemplo, el módulo de elasticidad. Luego, use el botón para crear el las filas de la tabla necesarias para que pueda introducir las temperaturas con los valores correspondientes fila por fila. Puede usar el también puede importar los datos desde una hoja de cálculo de Excel.

La 'Temperatura de referencia' define las rigideces para los objetos que no tienen cargas de temperatura. Cuando se establece un valor de referencia, por ejemplo, de 300 °C, se aplica el módulo de elasticidad reducido de ese punto de la curva de temperatura para todas las barras y superficies.