Materiály

Materiály jsou potřebné pro definici ploch, průřezů a objemových těles. Vlastnosti materiálů přispívají k tuhosti těchto objektů.

Název

Můžete zvolit libovolný název pro materiál. Pokud se označení shoduje se záznamem v knihovně, RFEM načte uložené materiálové vlastnosti. Pro výběr materiálu z knihovny klikněte na tlačítko na konci vstupního řádku. Převzetí materiálů je popsáno v kapitole Materiálová knihovna.

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

Základ

Karta Základ spravuje základní materiálové parametry. Nabízí také možnosti řízení pro speciální vlastnosti, které můžete nastavit v dalších kartách.

Kategorie

V této části nastavíte typ materiálu a materiálový model.

Typ materiálu

Typ materiálu určuje, které parametry a součinitele jsou relevantní při navrhování. Tato klasifikace také určuje dílčí bezpečnostní součinitele materiálu, které jsou zohledněny při návrhu podle normy.

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

Materiálový model

Ve výběru jsou k dispozici následující materiálové modely:

Izotropní | Lineárně elastický

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

Platí následující podmínky:

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

Výplňková matice (inverze tuhostní matice) pro plochy je:

Ortotropní | Lineárně elastický (Plochy)

U tohoto materiálového modelu mohou být definovány tuhostní vlastnosti, které se liší ve dvou směrech plochy x a y. To umožňuje například modelování vlastností skleněnými vlákny vyztuženého plastu, žeberových stropů nebo výztužných směrů železobetonových stropů. Plošné osy x a y jsou v rovině plochy kolmé na sebe.

Pro definování různých materiálových vlastností pro směry x a y aktivujte v sekci 'Možnosti' políčko Vlastní materiál. Na kartě Ortropní | Lineárně elastický (Plochy) pak můžete nastavit parametry materiálu.

Pro pozitivně definovanou tuhostní matici 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

Příčný poměr roztažnosti lze definovat pro oba ortotropní směry. Indexy pro ν_xy a ν_yx jsou přiřazeny takto: První index označuje roztažnost ve směru napětí, druhý index označuje negativní roztažnost příčně ve směru napětí.

Ortotropní | Lineárně elastický (Objemová tělesa)

Ve třídimenzionálním ortotropním materiálovém modelu lze odděleně definovat elastické tuhosti ve všech směrech objemového tělesa. Pro definování různých materiálových vlastností pro každý směr aktivujte v sekci 'Možnosti' políčko Vlastní materiál. Na kartě Ortropní | Lineárně elastický (Objemová tělesa) pak můžete nastavit parametry materiálu.

Prvky tuhostní matice vycházející z vámi zadaných vstupů jsou uvedeny v kartě 'Ortropní | Lineárně elastický (Objemová tělesa) - Tuhostní matice'.

Izotropní | Dřevo | Lineárně elastický (Pruty)

Tento materiálový model je k dispozici pro materiály typu 'Dřevo'. To umožňuje například modelovat vlastnosti OSB desky v prutovém modelu, který zohledňuje odlišné tuhosti v závislosti na poloze při montáži. Polohu desky můžete nastavit na kartě Izotropní | Dřevo | Lineárně elastický (Pruty) pomocí dvou seznamů.

Ortotropní | Dřevo | Lineárně elastický (Plochy)

Pro materiály typu 'Dřevo' může tento materiálový model řídit modul pružnosti z ohledu na nosnou funkci jako stěna nebo deska, a také smykový modul G_xy: OSB desky například vykazují v závislosti na poloze montáže v modelu směrově závislé tuhosti.

Tuhostní parametry mohou být definovány na kartě Ortropní | Dřevo | Lineárně elastický (Plochy). U dřevěných materiálů z knihovny jsou přednastaveny standardní hodnoty. Pro definování různých materiálových vlastností pro každý směr nejprve aktivujte v sekci 'Možnosti' políčko Vlastní materiál.

Základní materiálové vlastnosti

V této části karty 'Základ' jsou uvedeny nejdůležitější vlastnosti materiálu.

Modul pružnosti

E modul popisuje vztah mezi normálovým napětím a deformací.

Smykový modul

Smykový modul G, též nazývaný pružnostní modulu, je druhou charakteristikou pro popis elastického chování lineárního, izotropního a homogenního materiálu. Deformace závisí v tomto případě na smykovém napětí.

Poissonovo číslo

Hodnotu smykového modulu ν, známého též jako Poissonovo číslo, se používá při určování příčné kontrakce. U izotropních materiálů je obvykle v rozmezí 0,0 a 0,5. U hodnoty od 0,5 (např. u gumy) by se proto nemělo předpokládat, že jde o izotropní materiál.

Vztah mezi E modulem, G modulem a Poissonovým číslem u izotropního materiálu je popsán rovnicí Poissonovo číslo.

Pokud zadáváte Vlastní materiál s jeho izotropními vlastnostmi, RFEM určí Poissonovo číslo z hodnot E a G modulu. Toto přednastavené nastavení můžete v případě potřeby změnit v seznamu 'Definiční typ'.

Definiční typ

Specifická hmotnost / Hustota

Specifická hmotnost γ určuje hmotnost materiálu na jednotku objemu. Tento údaj je zejména důležitý pro zatížení typu 'Vlastní tíha': Automatické vlastní zatížení modelu je vypočítáno ze specifické hmotnosti a průřezových ploch použitých prutů nebo z plochy a objemových těles.

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

Tepelná roztažnost

Tepelná roztažnost α popisuje lineární vztah mezi změnami teploty a délky (deformace materiálu při zahřívání, zhuštění při ochlazování).

Tepelná roztažnost je důležitá pro typy zatížení 'Teplota' a 'Změna teploty'.

Možnosti

Pole pro zaškrtnutí v této části karty 'Základ' umožňují ovlivnit vlastnosti materiálu. Po aktivaci možnosti se přidají nové karty.

Vlastní materiál

U materiálů z knihovny jsou materiálové vlastnosti pevně přednastaveny. Proto je nelze přímo změnit ve vstupních polích. Pro přizpůsobení vlastností materiálu aktivujte pole pro zaškrtnutí 'Vlastní materiál'. Tím budou přístupná vstupní pole pro základní materiálové vlastnosti na kartě 'Základ'. Také můžete na kartě 'Materiálové hodnoty' změnit charakteristiky specifické pro návrh (viz obrázek Přizpůsobení materiálových hodnot). Na kartě 'Úprava tuhosti' bude také možné globálně upravit E a G modul faktorem (viz obrázek Přizpůsobení tuhosti materiálu).

Závislý na teplotě

Pro definování lineárně elastického materiálu s napěťově-deformačními vlastnostmi závislými na teplotě aktivujte políčka 'Vlastní' a 'Závislý na teplotě'. Pak můžete nastavit teplotně závislé materiálové charakteristiky na kartě Závislý na teplotě.

Odhad nákladů

Pro stanovení nákladů se používají materiály, které jsou přiřazené jednotlivým objektům. Můžete nastavit jednotkové náklady a jednotky objektů na kartě Odhad nákladů.

Odhad emisí CO₂

Odhad emisí CO₂ je také založen na materiálech, které jsou přiřazené jednotlivým objektům. Můžete nastavit jednotkové emise a jednotky na kartě Odhad emisí CO₂.

Vlastní textura

Pomocí vlastní textury můžete přidat materiálu texturu povrchu. Objekty budou pak velmi realisticky vykresleny. Vyberte stávající záznam nebo definujte novou texturu na kartě 'Vlastní textura' pomocí tlačítka (viz kapitola Textury).

Materiálové hodnoty

Na kartě Materiálové hodnoty jsou uvedeny všechny materiálové vlastnosti, které jsou důležité pro statickou analýzu a návrh v přídavných modulech.

Úprava tuhosti

Karta Úprava tuhosti se zobrazí, pokud máte na kartě 'Základ' zaškrtnutou možnost Vlastní materiál. Můžete zde globálně upravit tuhost materiálu, například pro zohlednění bezpečnostních faktorů nebo snížených vlastností materiálu.

Na seznamu v sekci 'Typ úpravy' jsou dostupné dvě možnosti:

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

Zadejte v sekci 'Parametry' faktor, kterým chcete upravit tuhost materiálu.

Pokud je materiál ortotropní, můžete na kartě Ortropní | Lineárně elastický upravit E a G moduly i Poissonova čísla (viz obrázek Tuhostní matice). Pokud na kartě Ortropní | Lineárně elastický | Tuhostní matice aktivujete možnost 'Nastavit prvky tuhostní matice', můžete také ručně definovat prvky tuhostní matice.

Závislý na teplotě

Karta Závislý na teplotě se zobrazí, pokud jste na kartě 'Základ' zaškrtnuli možnosti Vlastní materiál a Závislý na teplotě. Tady můžete popsat teplotně závislé vlastnosti materiálu. Tyto vlastnosti jsou zohledněny u objektů, které jsou tepelně zatěžovány teplotou nebo změnou teploty. Pro výpočet teplotních zatížení je zohledněna koncová teplota každého kroku.

Na seznamu 'Teplotně závislá vlastnost' vyberte například E modul. Vytvořte s tlačítkem požadované řádky tabulky, aby bylo možné vložit teploty s odpovídajícími hodnotami řádek po řádku. Pomocí tlačítka lze data importovat i z tabulky Excel.

'Referenční teplota' určuje tuhosti pro objekty, které nemají teplotní zatížení. Například u referenční hodnoty 300 °C bude pro všechny pruty a plochy použita snížená hodnota E modulu tohoto bodu teplotní křivky.

Vlastní knihovna materiálů

Vlastní materiál můžete uložit jako šablonu do knihovny. Tak nebudete muset materiálové vlastnosti pro další projekty znovu definovat.

Uložení materiálu

Pro uložení aktuálního materiálu jako vlastního materiálu klikněte po nastavení vlastností materiálu dole v sekci 'Základní materiálové vlastnosti' na tlačítko .

Otevře se dialog 'Nový vlastní materiál'.

Zadejte název materiálu do pole 'Název'. Případně můžete ještě upravit materiálové vlastnosti. Po kliknutí na OK uložíte vlastní materiál do knihovny.

Načtení materiálu

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

Otevře se dialog 'Upravit vlastní materiál'. V této knihovně s vašimi uloženými materiály (viz obrázek Dialog 'Nový vlastní materiál') můžete vybrat příslušný záznam a převzít ho stiskem OK.

Pokud jste načetli vlastní materiál a chcete obecně měnit jeho vlastnosti, můžete upravit materiálové vlastnosti pomocí tlačítka (v sekci 'Základní materiálové vlastnosti') v knihovně.

Určení umístění knihovny

Knihovna s vlastními materiály je přednastavena uložením v souboru user_library_material.dbm v adresáři uživatelských konfigurací. Tento adresář si můžete ověřit ve Možnostech programu.

V kategorii Databáze vyberte záznam Uživatelská materiálová knihovna (1). Adresář souboru user_library_material.dbm si nechte zobrazit pomocí tlačítka (2). Pokud chcete použít jinou materiálovou knihovnu, která je umístěna na síťovém disku vaší firmy, určete adresář souboru a klikněte na 'Uložit'. Soubor můžete také přenést na jiný počítač a tam ve stejném dialogu nastavit správnou cestu k uložení.

Odhad nákladů

Karta Odhad nákladů se zobrazuje, pokud na kartě 'Základ' zaškrtnete možnost Odhad nákladů.

U jednotlivých strukturálních objektů 'Pruty', 'Plochy' a 'Objemová tělesa' zaškrtněte, která vlastnost materiálu je relevantní pro odhad nákladů: hmota, objem nebo plocha atd.

Ve sloupci 'Jednotková cena' zadejte hodnotu, kterou stojí jednotka materiálu. V seznamu sloupce 'Jednotka' je k dispozici několik možností jednotkových nákladů.

Z jednotkových nákladů a vlastností strukturálních objektů, které jsou k materiálu přiřazené, program přímo určí podílové náklady.

'Součet hmoty' na konci tabulky ukazuje hmotnost vyplývající se součtů všech aktivovaných jednotlivých hmotových vlastností materiálu. Dále je uveden podíl této hmoty na celkové hmotě všech materiálů, které jsou pro odhad nákladů aktivovány.

'Součet nákladů' ukazuje cenu vyplývající z celkového součtu všech aktivovaných jednotlivých nákladů materiálu. Dále je uveden podíl této ceny na celkové ceně všech materiálů, které jsou pro odhad nákladů aktivovány.

'Celkové náklady' vyplývají z přidání celkových nákladů všech materiálů, které jsou pro odhad nákladů aktivovány.

Odhad emisí CO₂

Karta Odhad emisí CO₂ se zobrazuje, pokud na kartě 'Základ' zaškrtnete možnost Odhad emisí CO₂.

U jednotlivých strukturálních objektů 'Pruty', 'Plochy' a 'Objemová tělesa' zaškrtněte, která vlastnost materiálu je relevantní pro odhad emisí CO₂: hmota, objem nebo plocha atd.

Ve sloupci 'Jednotkové emise' zadejte hodnotu, kterou způsobuje jednotka materiálu na CO₂. V seznamu sloupce 'Jednotka' jsou k dispozici různé jednotky emisí pro ekvivalenty CO₂.

Z jednotkových emisí a vlastností strukturálních objektů, které jsou k materiálu přiřazené, program určí podílové CO₂ emise. Výpočet se tak provádí přímo a nikoliv jako u jiných modulů prostřednictvím samostatné funkce.

'Součet emisí' ukazuje CO₂ ekvivalenty, které vyplývají se součtů všech aktivovaných jednotlivých emisí materiálu. Dále je uveden podíl těchto emisí na celkových emisích všech materiálů, které jsou pro odhad aktivovány.

'Celkové emise' vyplývají z přidání celkových emisí všech materiálů, které jsou pro odhad emisí CO₂ aktivovány.