Materiály

Materiály jsou potřebné pro definici ploch, průřezů a objemových těles. Vlastnosti materiálu se promítají do tuhostí těchto objektů.

Název

Můžete nastavit libovolný název pro materiál. Pokud se označení shoduje se záznamem v knihovně, RFEM načte uložené materiálové vlastnosti. Chcete-li vybrat materiál z knihovny, klikněte na tlačítko na konci vstupního řádku. Převzetí materiálů je popsáno v kapitole Knihovna materiálů.

U materiálů z knihovny jsou 'Základní materiálové vlastnosti' nastaveny pevně a nelze je změnit. Pokud chcete použít uživatelské vlastnosti materiálu, zaškrtněte v sekci 'Možnosti' kontrolní pole Uživatelský materiál (viz sekce Uživatelský materiál).

Základ

Záložka Základ spravuje základní parametry materiálu. Nabízí také možnosti řízení speciálních vlastností, které lze nastavit v dalších záložkách.

Kategorie

V této části nastavíte typ materiálu a model materiálu.

Typ materiálu

Typ materiálu určuje, které parametry a faktory jsou při dimenzování relevantní. Tato klasifikace také stanovuje dílčí bezpečnostní faktory materiálu, které jsou podle normy zohledněny při dimenzování.

U materiálu z knihovny je přednastaven jeden z následujících typů materiálu.

Model materiálu

V seznamu jsou k výběru následující modely materiálu:

Izotropní | Lineárně elastický

Lineárně elastické tuhostní vlastnosti materiálu jsou nezávislé na směru. Jsou popsány následujícím způsobem:

Platí následující podmínky:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (u ploch a objemových těles; u prutů neomezeno směrem nahoru)

Matice poddajnosti (inverze matice tuhosti) pro plochy je:

Ortotropní | Lineárně elastický (Plochy)

U tohoto modelu materiálu lze definovat tuhostní vlastnosti, které jsou v osách plochy x a y různé. To umožňuje například charakterizovat vlastnosti plastů s vláknovým vyztužením, stropů s žebry nebo směrování výztuže u vyztužených stropů. Osy plochy x a y jsou ve stejné rovině, avšak jsou vzájemně kolmé.

Chcete-li definovat rozdílné materiálové vlastnosti pro směry x a y, zaškrtněte v sekci 'Možnosti' kontrolní pole Uživatelský materiál. V záložce Ortropní | Lineárně elastický (Plochy) pak můžete nastavit parametry materiálu.

Aby byla matice tuhosti pozitivně definitní, musí být splněny následující podmínky:

• E_x > 0; E_y > 0
• G_yz > 0; G_xz > 0; G_xy > 0
• $$\left|{\mathrm{\nu }}_{\mathrm{xy}}\right|<\sqrt{\frac{{\mathrm{E}}_{\mathrm{x}}}{{\mathrm{E}}_{\mathrm{y}}}}$$

  Poissonův součinitel

Míry příčné deformace lze definovat pro oba ortotropní směry. Indexy pro ν_xy a ν_yx jsou přiřazeny takto: První index odpovídá deformaci ve směru napětí, druhý index odpovídá negativní deformaci kolmé k napětí.

Ortropní | Lineárně elastický (Objemová tělesa)

V trojdimenzionálním ortotropním modelu materiálu lze definovat elastické tuhosti odděleně ve všech směrech objemového tělesa. Chcete-li definovat rozdílné materiálové vlastnosti pro každý směr, zaškrtněte v sekci 'Možnosti' kontrolní pole Uživatelský materiál. V záložce Ortropní | Lineárně elastický (Objemová tělesa) pak můžete nastavit parametry materiálu.

Elementy matice tuhosti vypočítané z vložených dat jsou uvedené v záložce 'Ortropní | Lineárně elastický (Objemová tělesa) - Matice tuhosti'.

Izotropní | Dřevo | Lineárně elastický (Prut)

Tento model materiálu je k dispozici u materiálů typu 'Dřevo'. To vám například umožní simulovat vlastnosti OSB desky v prutovém modelu, který zohledňuje různé tuhosti v závislosti na poloze desky. Polohu desky můžete nastavit v záložce Izotropní | Dřevo | Lineárně elastický (Prut) prostřednictvím dvou seznamů.

Ortotropní | Dřevo | Lineárně elastický (Plochy)

U materiálů typu 'Dřevo' může mít tento model materiálu modul pružnosti E závislý na funkci jako stěna nebo deska a modul posuvu G_xy lze řídit: OSB desky například vykazují směrově závislou tuhost v závislosti na poloze v modelu.

Parametry tuhosti lze definovat v záložce Ortropní | Dřevo | Lineárně elastický (Plochy). U materiálů na bázi dřeva z knihovny jsou přednastaveny standardní hodnoty. Chcete-li definovat rozdílné materiálové vlastnosti pro každý směr, zaškrtněte dříve v sekci 'Možnosti' kontrolní pole Uživatelský materiál.

Základní vlastnosti materiálu

V této sekci záložky 'Základ' jsou uvedeny nejdůležitější vlastnosti materiálu.

Modul pružnosti

Modul E popisuje vztah mezi normálním napětím a deformací.

Modul posuvu

Modul G, také nazývaný skluzový modul, je druhým ukazatelem pro popis elastického chování lineárního, izotropního a homogenního materiálu. Deformace se v tomto případě zakládá na posuvném napětí.

Příčná kontrakce

Činitel příčné deformace ν, také nazývaný Poissonův poměr, je potřebný pro určení příčné kontrakce. U izotropních materiálů se činitel příčné deformace obvykle pohybuje mezi 0 a 0,5. Při hodnotě 0,5 (např. guma) je třeba předpokládat, že se nejedná o izotropní materiál.

Vztah mezi modulem E, modulem G a činitelem příčné deformace u izotropního materiálu je popsán v rovnici Příčná kontrakce.

Pokud zadáváte Uživatelský materiál s jeho izotropními vlastnostmi, RFEM určuje činitel příčné deformace z hodnot modulu E a modulu G. Toto přednastavení můžete dle potřeby změnit v seznamu 'Typ definice'.

Typ definice

Specifická hmotnost / Hustota

Specifická hmotnost γ popisuje hmotnost materiálu na jednotku objemu. Tato hodnota je obzvláště důležitá pro případ zatížení "vlastní váha": Automatická vlastní hmotnost modelu se stanovuje na základě specifické hmotnosti a průřezových ploch použitých prutů, resp. ploch a objemových těles.

Hustota ρ udává hmotu materiálu na jednotkový objem. Tato hodnota je potřebná pro dynamické analýzy.

Koeficient tepelné roztažnosti

Koeficient tepelné roztažnosti α popisuje lineární vztah mezi změnami teploty a délkami (deformace materiálu při zahřátí, zkrácení při ochlazení).

Koeficient tepelné roztažnosti je relevantní pro zatížení typu 'Teplota' a 'Změna teploty'.

Možnosti

Kontrolní pole v této části záložky 'Základ' umožňují ovlivnit vlastnosti materiálu. Při aktivaci některé možnosti se přidají nové záložky.

Uživatelský materiál

U materiálů z knihovny jsou vlastnosti materiálu pevně přednastaveny a nelze je přímo měnit v vstupních polích. Pro úpravu vlastností materiálu aktivujte kontrolní pole 'Uživatelský materiál'. Tím se zpřístupní vstupní pole základních materiálových vlastností v záložce 'Základ'. Rovněž můžete v záložce 'Materiálové hodnoty' změnit charakteristické hodnoty pro dimenzování (viz obrázek Úprava materiálových hodnot). V záložce 'Modifikace tuhosti' je možné globálně škálovat modul E a modul G faktorem (viz obrázek Úprava tuhosti materiálu).

Závislý na teplotě

Pro definici lineárně elastického materiálu se závislostí na teplotě aktivujte kontrolní pole 'Uživatelsky' a 'Závislý na teplotě'. Poté můžete nastavit hodnoty materiálu závislé na teplotě v záložce Závislý na teplotě.

Odhad nákladů

Materiály přiřazené jednotlivým objektům slouží k určení nákladů. Můžete nastavit kusové náklady a jednotky objektů v záložce Odhad nákladů.

Odhad emisí CO₂

Odhad emisí CO₂ také vychází z materiálů přiřazených jednotlivým objektům. Můžete nastavit kusové náklady a jednotky v záložce Odhad emisí CO₂.

Uživatelský textura

Pomocí uživatelsky definované textury můžete materiálu přiřadit povrchovou strukturu. V rendrování jsou objekty zobrazeny velmi realisticky. Vyberte si v záložce 'Uživatelská textura' existující záznam nebo definujte pomocí tlačítka novou texturu (viz kapitola Textury).

Materiálové hodnoty

V záložce Materiálové hodnoty jsou uvedeny všechny materiálové vlastnosti, které jsou důležité pro statickou analýzu a dimenzování v přídavných modulech.

Modifikace tuhosti

Záložka Modifikace tuhosti se zobrazí, pokud máte v záložce 'Základ' zaškrtnuto pole Uživatelský materiál. Zde můžete celkově upravit tuhost materiálu, například pro zohlednění bezpečnostních faktorů nebo redukovaných materiálových vlastností.

V seznamu sekce 'Typ modifikace' jsou k dispozici dvě možnosti:

• Dělící faktor pro moduly E a G
• Multiplikativní faktor pro moduly E a G

V sekci 'Parametry' zadejte faktor, kterým se má tuhost materiálu upravit.

Pokud je materiál s ortotropními vlastnostmi, můžete v záložce Ortropní | Lineárně elastický upravit moduly E a G a činitel příčné deformace (viz obrázek Matice tuhosti). Pokud v záložce Ortropní | Lineárně elastický | Matice tuhosti aktivujete volbu 'Nastavit prvky matice tuhosti', můžete také ručně nastavit prvky matice tuhosti.

Závislý na teplotě

Záložka Závislý na teplotě se zobrazí, pokud máte v záložce 'Základ' zaškrtnuté pole Uživatelský materiál a Závislý na teplotě. Zde můžete popsat závislé hodnoty materiálu. Vlastnosti materiálu závislé na teplotě se zohledňují u objektů, které jsou tepelně namáhané teplotou nebo změnou teploty. Při výpočtu teplotních zatížení se uvažuje cílová teplota daného kroku.

V seznamu 'Teplotně závislý parametr' vyberte určitou vlastnost materiálu, například modul E. Pomocí tlačítka vytvořte požadované řádky tabulky, abyste mohli vložit teploty s odpovídajícími hodnotami řádek po řádku. Pomocí tlačítka lze data také importovat z tabulky Excel.

'Referenční teplota' určuje tuhosti pro objekty, které nemají teplotní zatížení. Pokud je referenční hodnota např. 300 °C, pro všechny pruty a plochy se uvažuje redukovaný modul E tohoto bodu teplotní křivky.

Uživatelská knihovna materiálu

Uživatelsky definovaný materiál můžete uložit v knihovně jako předlohu. Takže není nutné nastavit vlastnosti materiálu znovu v dalších projektech.

Uložit materiál

Chcete-li uložit aktuální materiál jako uživatelsky definovaný materiál, klikněte po nastavení vlastností materiálu ve spodní části sekce 'Základní materiálové vlastnosti' na tlačítko .

Objeví se dialog 'Nový uživatelský materiál'.

Do pole 'Název' zadejte označení materiálu. Případně můžete upravit materiálové vlastnosti. Kliknutím na OK uložte uživatelsky definovaný materiál do knihovny.

Načíst materiál

Pro načtení uživatelsky definovaného materiálu z knihovny klikněte v sekci 'Základní materiálové vlastnosti' na tlačítko .

Objeví se dialog 'Upravit uživatelský materiál'. V této knihovně s uloženými materiály (viz obrázek Dialog 'Nový uživatelský materiál') můžete vybrat vhodný záznam a poté ho převzít kliknutím na OK.

Pokud jste uživatelsky definovaný materiál načetli a chcete změnit jeho vlastnosti obecně, můžete upravit hodnoty materiálu pomocí tlačítka (v sekci 'Základní vlastnosti materiálu') v knihovně.

Stanovit umístění knihovny

Knihovna uživatelsky definovaných materiálů je ve výchozím nastavení uložena v souboru user_library_material.dbm ve složce s uživatelskými konfiguracemi. Tuto složku si můžete zkontrolovat v Programové volby.

Vyberte v kategorii Databáze položku Uživatelská knihovna materiálů (1). Nechte si pak zobrazit složku souboru user_library_material.dbm pomocí tlačítka (2). Pokud chcete použít jinou knihovnu materiálů, která se nachází na síťové jednotce vaší firmy, nastavte složku souboru a klikněte na 'Uložit'. Můžete svůj soubor také přenést na jiný počítač a ve stejném dialogu nastavit správnou cestu k úložišti.

Odhad nákladů

Záložka Odhad nákladů se zobrazí, pokud máte v záložce 'Základ' zaškrtnutou možnost Odhad nákladů.

Zaškrtněte u konstrukčních objektů 'Pruty', 'Plochy' a 'Objemová tělesa', která vlastnost materiálu je pro odhad nákladů relevantní: hmotnost, objem nebo plocha apod.

Do sloupce 'Kusová cena' zadejte hodnotu, kterou stojí jedna jednotka materiálu. V seznamu sloupce 'Jednotka' jsou různé možnosti pro kusové ceny.

Z kusových cen a vlastností konstrukčních objektů, které jsou přiřazeny materiálu, program přímo vypočítá podílové náklady.

'Souhrnná hmotnost' na konci tabulky ukazuje hmotnost, která vyplývá ze součtu všech aktivovaných částečných hmotností materiálu. Dále se zobrazuje podíl hmotnosti, který má tento materiál na hmotnosti všech materiálů, které jsou pro odhad nákladů aktivovány.

'Souhrnné náklady' zobrazují cenu, která vyplývá ze součtu všech aktivovaných částečných nákladů materiálu. Dále se zobrazuje podíl nákladů, který má tento materiál na celkové ceně všech materiálů, které jsou pro odhad nákladů aktivovány.

'Celkové náklady' se získávají z doplnění souhrnných nákladů všech materiálů, které jsou pro odhad nákladů aktivovány.

Odhad emisí CO₂

Záložka Odhad emisí CO₂ se zobrazí, pokud máte v záložce 'Základ' zaškrtnutou možnost Odhad emisí CO₂.

Zaškrtněte u konstrukčních objektů 'Pruty', 'Plochy' a 'Objemová tělesa', která vlastnost materiálu je pro odhad CO₂ emisí relevantní: hmotnost, objem nebo plocha apod.

Do sloupce 'Jednotková emise' vložte hodnotu, kterou způsobuje jedna jednotka materiálu na CO₂. V seznamu sloupce 'Jednotka' jsou k dispozici různé jednotky emisí pro ekvivalenty CO₂.

Z jednotkových emisí a vlastností konstrukčních objektů, které jsou přiřazeny materiálu, program určí poměrné emise CO₂. Výpočet probíhá přímo a ne jako v jiných přídavných modulech přes samostatnou funkci.

'Souhrnná emise' ukazuje CO₂ ekvivalenty, které vyplývají z součtu všech aktivovaných částečných emisí materiálu. Dále se zobrazuje podíl emisí, který má tento materiál na celkových emisích všech materiálů, které jsou pro odhad aktivovány.

'Celková emise' se získává z součtování souhrnných emisí všech materiálů, které jsou pro odhad CO₂ emisí aktivovány.