Superfícies

Com superfícies, descrevemos a geometria de elementos planos ou curvos cujas dimensões superficiais são significativamente maiores do que as espessuras. A rigidez de uma superfície resulta do seu material e espessura. Ao gerar a malha de EF, são criados elementos 2D nas superfícies. Estes são considerados para o cálculo no eixo central da superfície.

Você pode utilizar 'linhas de contorno' existentes para a entrada de uma superfície. Você também pode utilizar a entrada direta, onde o programa gera automaticamente as linhas de definição.

A guia Base gerencia parâmetros elementares das superfícies. Ao marcar as caixas de seleção, outras guias são adicionadas, permitindo que você faça especificações detalhadas.

Tipo de Rigidez

O tipo de rigidez determina como os esforços internos podem ser absorvidos ou quais propriedades são assumidas para a superfície.

Na lista, estão disponíveis diferentes tipos de rigidez para seleção.

Padrão

A superfície transmite momentos e forças de membrana. 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. Esse tipo deve ser usado nas superfícies de contorno de um corpo volumoso.

Rígido

Com este tipo de rigidez, superfícies muito rígidas podem ser modeladas para simular uma conexão rígida entre objetos.

Membrana

A superfície possui rigidez uniforme em todas as direções. No entanto, somente forças de membrana em tração (n_x, n_y) e forças de cisalhamento de membrana (n_xy) são transmitidas. No caso de forças de compressão e forças de cisalhamento, bem como momentos, os elementos afetados falham.

Membrana sem Tração

Somente momentos e forças de membrana em compressão são transmitidos. Para forças de membrana que causam tração, ocorre uma falha dos elementos de superfície afetados (exemplo: arranque de orifício).

Transferência de Carga

Com este tipo, cargas de superfície podem ser aplicadas em áreas que não estão preenchidas por superfícies, como cargas de vento em janelas ou barras de um hall. A carga desta superfície é distribuída nas bordas ou nos objetos integrados. Se cargas de barra forem geradas, a carga é convertida nas direções globais em relação aos comprimentos reais das barras (direções de carga X_L, Y_L, Z_L). A própria superfície não possui rigidez.

Os critérios para a transferência de carga podem ser definidos em uma nova guia.

A 'direção da transferência de carga' descreve em que direção(ões) a carga deve ser aplicada aos objetos. A lista oferece opções para uma distribuição isotrópica baseada em um cálculo FEM e para um arranjo ortotrópico em faixas de superfície, que são consideradas para determinar a largura de contribuição de carga em um ou ambos os eixos locais da superfície.

Na opção 'Isotrópico | FEM', o RFEM utiliza um modelo parcial separado para determinar a distribuição da carga, no qual a superfície é representada por um elemento de superfície rígido. Todos os objetos integrados na superfície (barras, apoios de linha e nó, linhas associadas a elementos do modelo, acoplamentos ou nós etc.) são substituídos por linhas rígidas ou apoios nodais rígidos. As reações deste modelo parcial são então consideradas como cargas para o cálculo 3D do RFEM. Caso certos objetos não devam transferir cargas, você pode indicá-los na seção 'Sem Efeito Sobre'.

Na transferência de carga por faixas de superfície, você pode especificar como o RFEM deve realizar a 'distribuição de carga'. Por padrão, a carga é distribuída nos objetos adjacentes com um fluxo variável. No entanto, se você deseja uma distribuição de carga constante, selecione a entrada correspondente na lista. A diferença entre as duas variantes é mostrada na imagem a seguir.

As opções de entrada para 'largura das faixas de superfície', 'fator de suavização' e 'número mínimo de faixas na superfície' estão disponíveis quando a caixa de seleção Configurações Avançadas de Distribuição na seção 'Opções' é ativada. Ajustes são necessários apenas para distribuições de carga problemáticas. O efeito desses parâmetros é explicado em detalhes no artigo técnico Configurações Avançadas de Distribuição para Superfícies de Transferência de Carga.

Para a superfície de transferência de carga, você também pode definir um 'peso de superfície' para considerar, por exemplo, a carga própria de uma vidraria.

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

Quando as linhas de contorno da superfície são definidas, na seção 'Objetos Carregados', as barras, linhas e nós carregados são indicados. Caso deseje uma distribuição específica da carga, marque a caixa de seleção Fator de Distribuição de Carga na guia 'Base'. Você pode então determinar os coeficientes para os objetos de transferência de carga na guia Fatores de Distribuição de Carga individualmente.

Na transferência de carga por faixas de superfície, você pode considerar a 'excentricidade da barra' ou a 'distribuição da seção transversal' para capturar corretamente a localização geométrica de uma barra ou seu percurso (veja o capítulo Seção Transversal). A caixa de seleção 'Negligenciar Equilíbrio de Momentos' não está ativada por padrão. Com isso, o momento das cargas de superfície é calculado no centro de gravidade e equilibrado com o momento das cargas das barras no centro de gravidade. Para cargas nodais, esta opção não tem relevância. A imagem a seguir mostra como uma carga de linha livre é distribuída nas barras opostas com e sem 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.

Plana

Em uma superfície plana, todas as linhas de contorno estão em um mesmo plano. Através do botão de lista, estão disponíveis várias formas de superfícies planas.

Você pode definir graficamente a superfície (após confirmar com OK no diálogo) desenhando um retângulo, círculo, etc. Caso escolha 'Selecionar contorno', o RFEM reconhecerá a superfície automaticamente assim que um número suficiente de linhas de contorno for definido.

Quadrângulo

Este tipo de superfície descreve em sua forma básica uma superfície de quatro lados. São permitidas linhas retas, arcos, polilinhas e splines como linhas de contorno. Com isso, superfícies curvas podem ser modeladas.

Defina no diálogo 'Nova Superfície' as linhas de contorno da superfície do quadrângulo. Caso a superfície fechada não possa ser formada por quatro linhas, mais de quatro linhas são permitidas. Na guia 'Quadrângulo', os quatro nós de canto são então indicados. Eles controlam como a superfície curva é formada.

NURBS

Superfícies de NURBS são formadas por quatro linhas NURBS fechadas (veja o capítulo Linhas). Com isso, superfícies livres quase ilimitadas podem ser modeladas.

Defina no diálogo 'Nova Superfície' as linhas de contorno da superfície de NURBS. Os pares de linhas NURBS opostos devem ter o mesmo número de pontos de controle para que a ordem dessas linhas NURBS seja "compatível". Na guia 'NURBS', você 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 superfícies se cruzam, você pode criar rapidamente a interseção: Selecione as superfícies e então acesse o menu de contexto. Existem várias opções disponíveis.

Com a opção 'Criar Interseção', somente a linha de interseção é gerada. Se você escolher uma das opções 'Dividir por Interseção', o RFEM gera sub-superfícies e atribui o tipo 'Recortado' a elas. Você pode então excluir componentes se, por exemplo, quiser remover superfícies sobressalentes.

Rotação

Uma superfície de rotação é criada quando uma linha existente é girada em torno de um eixo. O RFEM cria a superfície a partir dos nós iniciais e finais bem como dos pontos de definição girados da linha. Novas linhas são então geradas.

Defina na guia 'Rotação' a linha de contorno da superfície a ser girada. Especifique o ângulo de rotação α. Os pontos do eixo de rotação podem ser determinados graficamente pelas coordenadas ou pelo botão .

Tubo

Uma superfície de tubo é criada quando a linha central do tubo é girada a um raio em torno deste eixo. Novas linhas são geradas: dois círculos e uma polilinha paralela ao eixo do tubo.

Defina na guia 'Tubo' o raio do tubo. Este valor descreve a distância do eixo do tubo ao centro da superfície. Especifique o número da linha central ou selecione o eixo do tubo graficamente através do botão .

Caso a seção do tubo seja cônica, ative a caixa de seleção 'Raio Diferente no Fim' e especifique o valor correspondente.

Spline com Curvatura Mínima

Com este tipo de geometria, você pode criar uma superfície curva através de nós de controle que estão na superfície ou fora dela. Por exemplo, superfícies de terreno podem ser modeladas.

Defina o 'Sistema de Coordenadas' do plano de referência e insira as 'Coordenadas Amostrais no Sistema de Coordenadas'. Esses pontos representam os nós de controle da superfície spline. Em seguida, defina as 'Linhas de Contorno do Plano de Referência' ou selecione as linhas graficamente através do botão .

Espessura com Material

Escolha na lista das espessuras disponíveis o tipo adequado ou defina uma nova espessura (veja o capítulo Espessuras).

Material da Espessura

O material da espessura definida na seção anterior é predefinido. Se necessário, pode-se escolher outro material na lista dos materiais já definidos ou defini-lo novamente (veja o capítulo Materiais). Este material é então atribuído ao tipo de espessura.

Articulações

Com uma articulação, pode-se controlar a transferência dos esforços ao longo de uma linha na superfície (veja o capítulo Articulações de Linhas). Após marcar a caixa de seleção, é possível definir o tipo de articulação na guia 'Articulações'.

Apoios

Se a superfície é suportada elasticamente, pode-se escolher ou definir um novo apoio de superfície na guia 'Apoios' (veja o capítulo Apoios de Superfície).

Liberação

Para desacoplar o modelo na superfície, você pode selecionar ou definir uma nova liberação de superfície na guia 'Liberação' (veja o capítulo Liberações de Superfície).

Excentricidade

Com uma excentricidade, pode-se modelar uma diferença de altura na superfície inteira (veja o capítulo Excentricidades de Superfície). O tipo de desvio pode ser definido na guia 'Excentricidade'.

Fator de Distribuição de Carga

Para uma superfície do tipo Transferência de Carga, há a possibilidade de definir fatores de distribuição para os objetos de carga. Ao marcar a caixa de seleção, pode-se atribuir individualmente esses fatores em uma nova guia.

Os objetos carregados da superfície de transferência de carga estão predefinidos em uma linha. Cada objeto tem o fator 1,00 atribuído, de modo que todos os objetos contribuem igualmente para a transferência de carga. Se desejar uma distribuição específica, clique na próxima linha livre e selecione a linha ou barra. Então, atribua o 'Fator de Distribuição' apropriado.

Refinamento de Malha

A largura da malha de EF pode ser ajustada à geometria da superfície (veja o capítulo Refinamentos de Malha de Superfície). Ela é independente das configurações gerais da malha. Na guia 'Refinamento de Malha', é possível selecionar ou definir um novo refinamento de malha de superfície.

Eixos Específicos

Cada superfície possui um sistema de coordenadas local. Normalmente está alinhado com os eixos globais. No entanto, o sistema de coordenadas pode ser definido individualmente – separadamente para entrada e saída.

Eixos de Entrada

O alinhamento dos eixos de entrada é relevante, por exemplo, para propriedades de ortotropia e suporte ou para a ação de uma carga de superfície.

A lista na seção 'Categoria' oferece várias opções para alinhar os eixos:

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

Os objetos de referência podem ser determinados graficamente através do botão .

A caixa de seleção 'Inverter eixo local z' permite alinhar os eixos z e y em oposição.

Eixos de Resultados

Atualmente, o alinhamento dos eixos de resultados é apenas 'Idêntico aos Eixos de Entrada'.

Grade para Resultados

Cada superfície é coberta por uma grade utilizada para a saída de resultados nas tabelas. Isso permite uma saída independente da malha de EF em pontos de resultados regulares e ajustáveis.

O padrão é uma grade cartesiana de superfície com um espaçamento uniforme dos pontos de grade de 0,5 m em ambas as direções. Se necessário, aqui você pode ajustar os 'Espaçamentos da Grade' na direção x (b) e y (h), realizar uma 'Rotação da Grade' ou modificar a 'Origem da Grade'. Para superfícies circulares, o tipo de grade 'Polar' oferece uma alternativa para a saída numérica dos resultados.

Se na seção 'Opções' a caixa de seleção 'Ajuste Automático' estiver marcada, os pontos de grade serão ajustados à nova geometria ao modificar a superfície.

Na seção 'Pontos', é possível verificar as coordenadas dos pontos da grade gerados. Alterações na tabela não são possíveis.

Objetos Integrados

O RFEM geralmente reconhece automaticamente todos os objetos que estão dentro da superfície, mas não são usados para definir a superfície.

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

Se um objeto não for reconhecido, você deverá integrá-lo manualmente: Desative o Reconhecimento Automático de Objetos. Os campos de entrada na seção 'Objetos Integrados na Superfície' tornam-se acessíveis. Complete o número do objeto faltante ou use o botão para determinar graficamente o objeto.

Ativar Transferência de Carga

A caixa de seleção permite distribuir a carga na superfície – independentemente do tipo de rigidez – usando uma superfície de transferência de carga. Assim, a superfície atua pela sua rigidez no modelo. No entanto, a distribuição da carga nos objetos adjacentes é controlada pelos parâmetros que você define na guia Transferência de Carga. Esta função é principalmente relevante para superfícies do tipo de espessura Disco Rígido.

Desativar para o Cálculo

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

Informações | Analítico

Esta seção é exibida assim que as linhas de contorno da superfície forem definidas. Oferece uma visão geral sobre propriedades importantes da superfície, como a área de superfície, volume e massa, bem como a localização do centro da superfície e sua orientação. Aberturas são devidamente consideradas.