Materiály

Materialy jsou potřebné pro definování ploch, průřezů a těles. Materiálové vlastnosti vstupují do tuhostí těchto objektů.

Název

Můžete zadat libovolný název materiálu. Pokud se označení shoduje s položkou v knihovně, RFEM načte uložené charakteristiky materiálu. Pro výběr materiálu z knihovny klikněte na tlačítko na konci vstupního řádku. Převzetí materiálů je popsáno v kapitole Materialbibliothek.

U materiálů z knihovny jsou „Základní materiálové charakteristiky“ pevně nastaveny a nelze je měnit. Chcete-li použít uživatelsky definované charakteristiky materiálu, zaškrtněte v oddílu „Možnosti“ políčko Uživatelsky definovaný materiál (viz oddíl Uživatelsky definovaný materiál).

Základ

Karta Základ spravuje základní parametry materiálu. Nabízí také ovládací prvky pro speciální vlastnosti, které můžete nastavit v dalších kartách.

Kategorie

V tomto oddílu definujete typ materiálu a materiálový model.

Typ materiálu

Typ materiálu určuje, které parametry a součinitele jsou relevantní pro posouzení. Tato klasifikace také předepisuje dílčí bezpečnostní součinitele materiálu, které se při navrhování zohledňují podle příslušné normy.

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

Materiálový model

V seznamu jsou k dispozici následující materiálové modely:

Izotropní | Lineárně elastický

Lineárně elastické tuhostní vlastnosti materiálu jsou nezávislé na směru. Lze je popsat následovně:

Platí tyto podmínky:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (pro plochy a tělesa; pro pruty neomezeně shora)

Matici poddajnosti (inverzi matice tuhosti) pro plochy lze vyjádřit takto:

Ortotropní | Lineárně elastický (plochy)

Tento materiálový model umožňuje definovat tuhostní vlastnosti, které jsou v obou směrech plochy x a y rozdílně vyjádřené. Tím lze například modelovat vlastnosti skelnými vlákny vyztuženého plastu, žebrových stropů nebo směry napětí vyztužených stropních desek. Osy plochy x a y jsou v rovině plochy na sebe kolmé.

Pro definování rozdílných materiálových vlastností pro směr x a y aktivujte v oddílu „Možnosti“ políčko Uživatelsky definovaný materiál. V kartě Ortotropní | Lineárně elastický (plochy) pak můžete nastavit parametry materiálu.

Aby matice tuhosti byla 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

Poměr příčných přetvoření lze definovat pro oba ortotropní směry. Indexy pro ν_xy a ν_yx jsou při tom obsazeny takto: první index vždy označuje přetvoření ve směru napětí, druhý index záporné přetvoření kolmo ke směru napětí.

Ortotropní | Lineárně elastický (tělesa)

V trojrozměrném ortotropním materiálovém modelu lze elastické tuhosti definovat zvlášť ve všech směrech tělesa. Pro definování rozdílných materiálových vlastností pro každý směr aktivujte v oddílu „Možnosti“ políčko Uživatelsky definovaný materiál. V kartě Ortotropní | Lineárně elastický (tělesa) pak můžete nastavit parametry materiálu.

Prvky matice tuhosti určené ze zadaných hodnot jsou uvedeny v kartě „Ortotropní | Lineárně elastický (tělesa) - Matice tuhosti“.

Izotropní | Dřevo | Lineárně elastický (pruty)

Tento materiálový model je k dispozici pro materiály typu „Dřevo“. Můžete s jeho pomocí například modelovat vlastnosti desky OSB v prutovém modelu, který zachycuje rozdílné tuhosti v závislosti na poloze zabudování. Polohu desky můžete určit ve kartě Izotropní | Dřevo | Lineárně elastický (pruty) pomocí dvou seznamů.

Ortotropní | Dřevo | Lineárně elastický (plochy)

U materiálů typu „Dřevo“ lze tímto materiálovým modelem řídit modul E s ohledem na nosnou funkci jako stěna nebo deska a také smykový modul G_xy: desky OSB například vykazují v modelu v závislosti na poloze zabudování směrově závislé tuhosti.

Tuhostní parametry lze definovat v kartě Ortotropní | Dřevo | Lineárně elastický (plochy). U dřevěných materiálů z knihovny jsou přednastaveny standardní hodnoty. Chcete-li definovat různé materiálové vlastnosti pro každý směr, aktivujte předtím v oddílu „Možnosti“ políčko Uživatelsky definovaný materiál.

Základní materiálové charakteristiky

V tomto oddílu karty „Základ“ jsou uvedeny nejdůležitější charakteristiky materiálu.

Modul pružnosti

Modul E popisuje poměr mezi normálovým napětím a přetvořením.

Smykový modul

Smykový modul G, nazývaný také modul skluzu, je druhá charakteristika pro popis elastického chování lineárního, izotropního a homogenního materiálu. Deformace v tomto případě vychází ze smykového napětí.

Poměr příčných přetvoření

Poměr příčných přetvoření ν, nazývaný také Poissonovo číslo, je potřebný pro stanovení příčného zkrácení. U izotropních materiálů se poměr příčných přetvoření obvykle pohybuje mezi 0,0 a 0,5. Při hodnotě 0,5 (např. guma) je proto třeba předpokládat, že se nejedná o izotropní materiál.

Souvislost mezi modulem E, modulem G a poměrem příčných přetvoření u izotropního materiálu je popsána v rovnici Querdehnzahl.

Pokud zadáte Uživatelsky definovaný materiál s jeho izotropními vlastnostmi, RFEM určí poměr příčných přetvoření z hodnot modulů E a G. Toto přednastavení můžete v případě potřeby změnit v seznamu „Typ definice“.

Typ definice

Měrná tíha / hustota

Měrná tíha γ popisuje tíhu materiálu na jednotku objemu. Údaj je důležitý zejména pro zatěžovací stav „vlastní tíha“: automatické vlastní zatížení modelu se určuje z měrné tíhy a průřezových ploch použitých prutů, resp. ploch a těles.

Hustota ρ popisuje hmotnost materiálu na jednotku objemu. Tento údaj je potřebný pro dynamické analýzy.

Součinitel tepelné roztažnosti

Součinitel tepelné roztažnosti α popisuje lineární vztah mezi změnou teploty a změnou délky (protažení materiálu při ohřevu, zkrácení při ochlazení).

Součinitel tepelné roztažnosti je relevantní pro zatížení „teplota“ a „změna teploty“.

Možnosti

Políčka v tomto oddílu karty „Základ“ umožňují ovlivnit vlastnosti materiálu. Po aktivaci některé možnosti se doplní nové karty.

Uživatelsky definovaný materiál

U materiálů z knihovny jsou materiálové charakteristiky pevně přednastaveny. Vstupní pole proto nelze přímo měnit. Chcete-li upravit vlastnosti materiálu, aktivujte políčko „Uživatelsky definovaný materiál“. Tím se zpřístupní vstupní pole základních materiálových charakteristik v kartě „Základ“. Stejně tak můžete v kartě „Materiálové hodnoty“ změnit návrhové charakteristiky (viz obrázek Materiálové charakteristiky upravit). V kartě „Modifikace tuhosti“ lze celosvětově škálovat modul E a G faktorem (viz obrázek Upravit tuhost materiálu).

Teplotně závislý

Pro definování lineárně elastického materiálu s teplotně závislými napěťově-deformačními vlastnostmi aktivujte políčka „Uživatelsky definovaný“ a „Teplotně závislý“. Poté můžete v kartě Teplotně závislý nastavit teplotně závislé materiálové charakteristiky.

Odhad nákladů

Pro stanovení nákladů se používají materiály přiřazené jednotlivým objektům. Jednotkové náklady a jednotky objektů můžete nastavit v kartě Odhad nákladů.

Odhad emisí CO₂

Odhad emisí CO₂ je také založen na materiálech přiřazených jednotlivým objektům. Jednotkové emise a jednotky můžete nastavit v kartě Odhad emisí CO₂.

Uživatelská textura

Pomocí uživatelské textury můžete materiálu přiřadit povrchovou strukturu. Objekty se pak v renderingu zobrazí velmi realisticky. V kartě „Uživatelská textura“ vyberte existující položku nebo pomocí tlačítka definujte novou texturu (viz kapitola Texturen).

Materiálové hodnoty

V kartě Materiálové hodnoty jsou uvedeny všechny materiálové charakteristiky, které hrají roli pro statickou analýzu a pro posouzení v doplňcích.

Modifikace tuhosti

Karta Modifikace tuhosti se zobrazí, pokud jste v kartě „Základ“ zaškrtli možnost Uživatelsky definovaný materiál. Můžete zde globálně upravit tuhost materiálu, například pro zohlednění bezpečnostních faktorů nebo redukovaných materiálových vlastností.

V seznamu oddílu „Typ modifikace“ jsou k dispozici dvě možnosti:

• Dělicí faktor pro moduly E a G
• Násobicí faktor pro moduly E a G

V oddílu „Parametr“ zadejte faktor, kterým se má tuhost materiálu upravit.

Pokud je k dispozici materiál s ortotropními vlastnostmi, lze v kartě Ortotropní | Lineárně elastický upravit moduly E a G a také poměry příčných přetvoření (viz obrázek Matice tuhosti). Pokud v kartě Ortotropní | Lineárně elastický | Matice tuhosti aktivujete možnost „Nastavit prvky matice tuhosti“, můžete prvky matice tuhosti definovat také ručně.

Teplotně závislý

Karta Teplotně závislý se zobrazí, pokud jste v kartě „Základ“ zaškrtli možnosti Uživatelsky definovaný materiál a Teplotně závislý. Zde můžete popsat teplotně závislé charakteristiky materiálu. Teplotně závislé materiálové vlastnosti se zohledňují pro objekty, které jsou tepelně zatíženy teplotou nebo změnou teploty. Při výpočtu teplotních zatížení se uvažuje konečná teplota příslušného kroku.

V seznamu „Teplotně závislá charakteristika“ vyberte materiálovou charakteristiku, například modul E. Poté pomocí tlačítka vytvořte potřebné řádky tabulky, abyste mohli postupně zadat teploty s příslušnými hodnotami. Pomocí tlačítka lze data také importovat z tabulky Excel.

„Referenční teplota“ určuje tuhosti pro objekty, na které nepůsobí teplotní zatížení. Při referenční hodnotě například 300 °C se pro všechny pruty a plochy uvažuje snížený modul E odpovídající tomuto bodu teplotní křivky.

Uživatelská knihovna materiálů

Uživatelský materiál můžete uložit jako šablonu do knihovny. Nemusíte tak materiálové vlastnosti znovu definovat v dalších projektech.

Uložit materiál

Chcete-li aktuální materiál uložit jako uživatelský materiál, klikněte po nastavení materiálových charakteristik dole v oddílu „Základní materiálové charakteristiky“ na tlačítko .

Zobrazí se dialog „Nový uživatelský materiál“.

Do pole „Název“ zadejte označení materiálu. Případně můžete ještě upravit materiálové charakteristiky. Pomocí OK poté uložíte uživatelský materiál do knihovny.

Načíst materiál

Chcete-li načíst uživatelský materiál z knihovny, klikněte v oddílu „Základní materiálové charakteristiky“ na tlačítko .

Zobrazí se dialog „Upravit uživatelský materiál“. V této knihovně s vašimi uloženými materiály (viz obrázek Dialog 'Nový uživatelský materiál') můžete vybrat odpovídající položku a poté převzít pomocí OK.

Pokud jste načetli uživatelský materiál a chcete vlastnosti obecně změnit, můžete materiálové charakteristiky upravit v knihovně pomocí tlačítka (v oddílu „Základní materiálové charakteristiky“).

Nastavit umístění knihovny

Knihovna s uživatelskými materiály je ve výchozím nastavení uložena v souboru user_library_material.dbm v adresáři uživatelských konfigurací. Tento adresář můžete zkontrolovat v Programové možnosti.

V kategorii Databáze vyberte položku Uživatelská knihovna materiálů (1). Poté pomocí tlačítka zobrazte složku souboru user_library_material.dbm (2). Chcete-li používat jinou knihovnu materiálů, která se nachází na síťovém disku vaší firmy, nastavte adresář souboru a klikněte na „Uložit“. Soubor však můžete také přenést na jiný počítač a tam ve stejném dialogu nastavit odpovídající cestu uložení.

Odhad nákladů

Karta Odhad nákladů se zobrazí, pokud jste v kartě „Základ“ zaškrtli možnost Odhad nákladů.

U strukturálních objektů „Pruty“, „Plochy“ a „Tělesa“ zaškrtněte, která charakteristika materiálu je pro odhad nákladů relevantní: hmotnost, objem nebo plocha atd.

Do sloupce „Jednotkové náklady“ zadejte hodnotu, kolik stojí jedna jednotka materiálu. V seznamu ve sloupci „Jednotka“ jsou k dispozici různé možnosti jednotkových nákladů.

Z jednotkových nákladů a vlastností strukturálních objektů přiřazených k materiálu program přímo určí příslušné náklady.

„Souhrnná hmotnost“ na konci tabulky ukazuje hmotnost, která vyplývá ze součtu všech aktivovaných dílčích hmotností materiálu. Dále je uveden podíl souhrnné hmotnosti, který tento materiál tvoří z hmotnosti všech materiálů aktivovaných pro odhad nákladů.

„Souhrnné náklady“ ukazují cenu, která vyplývá ze součtu všech aktivovaných dílčích nákladů materiálu. Dále je uveden podíl nákladů, který tento materiál tvoří z celkové ceny všech materiálů.

„Celkové náklady“ vyplývají ze součtu souhrnných nákladů všech materiálů aktivovaných pro odhad nákladů.

Odhad emisí CO₂

Karta Odhad emisí CO₂ se zobrazí, pokud jste v kartě „Základ“ zaškrtli možnost Odhad emisí CO₂.

U strukturálních objektů „Pruty“, „Plochy“ a „Tělesa“ zaškrtněte, která charakteristika materiálu je pro odhad emisí CO₂ relevantní: hmotnost, objem nebo plocha atd.

Do sloupce „Jednotková emise“ zadejte hodnotu, kolik CO₂ připadá na jednu jednotku materiálu. V seznamu ve sloupci „Jednotka“ jsou k dispozici různé emisní jednotky pro ekvivalenty CO₂.

Z jednotkových emisí a vlastností strukturálních objektů přiřazených k materiálu program určí příslušné emise CO₂. Výpočet tedy probíhá přímo a nikoli jako v jiných doplňcích prostřednictvím samostatné funkce.

„Souhrnná emise“ ukazuje ekvivalenty CO₂, které vyplývají ze součtu všech aktivovaných dílčích emisí materiálu. Dále je uveden podíl emisí, který tento materiál tvoří z celkových emisí všech materiálů aktivovaných pro odhad.

„Celková emise“ vyplývá ze součtu souhrnných emisí všech materiálů aktivovaných pro odhad emisí CO₂.