Materiály

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

Název

Můžete nastavit libovolný název pro materiál. Pokud název odpovídá položce v knihovně, RFEM načte uložené materiálové charakteristiky. Pro výběr materiálu z knihovny klikněte na tlačítko na konci řádku pro zadání. Převzetí materiálů je popsáno v kapitole Materiálová knihovna.

U materiálů z knihovny jsou 'Základní materiálové hodnoty' pevně nastavené a nelze je měnit. Chcete-li použít uživatelsky definované hodnoty materiálu, zaškrtněte v sekci 'Možnosti' políčko Uživatelsky definovaný materiál (viz sekce Uživatelsky definovaný materiál).

Základ

Karta Základ spravuje základní parametry materiálu. Nabízí také možnosti řízení zvláštních vlastností, které můžete nastavit na dalších kartách.

Kategorie

V této sekci nastavíte typ materiálu a model materiálu.

Typ materiálu

Typ materiálu určuje, které parametry a koeficienty jsou relevantní pro dimenzování. Tato klasifikace také určuje dílčí bezpečnostní koeficienty materiálu, které se zohledňují při dimenzování podle příslušné normy.

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

Model materiálu

V seznamu jsou k dispozici následující modely materiálů:

Izotropní | Lineárně elastický

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

Platí následující podmínky:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (pro plochy a objemová tělesa; pro pruty neomezeno směrem nahoru)

Matice poddajnosti (inverze matice tuhosti) platí pro plochy:

Orthotropní | Lineárně elastický (plochy)

U tohoto modelu materiálu lze definovat různé vlastnosti tuhosti ve směrech x a y ploch. Tímto způsobem lze například simulovat vlastnosti skelným vláknem vyztuženého plastu, žebrových stropů nebo směry výztuže ukladacích stropů. Plošné osy x a y jsou na plochách vzájemně kolmé.

Pro definování různých materiálových vlastností ve směrech x a y aktivujte v sekci 'Možnosti' políčko Uživatelsky definovaný materiál. Na kartě 'Orthotropní - lineárně elastický (plochy)' pak můžete nastavit parametry materiálu.

Pro pozitivně definitní matici tuhosti 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

Orthotropní | Lineárně elastický (objemové těleso)

U trojrozměrného orthotropního modelu materiálu lze definovat elastické tuhosti pro všechny směry objemového tělesa samostatně. Pro definování různých materiálových vlastností pro každý směr aktivujte v sekci 'Možnosti' políčko Uživatelsky definovaný materiál. Na kartě 'Orthotropní - lineárně elastický (objemové těleso)' pak můžete nastavit parametry materiálu.

Prvky matice tuhosti odvozené z vašich vstupů budou uvedeny na kartě 'Orthotropní - lineárně elastický (objemové těleso) - matice tuhosti'.

Izotropní | Dřevo | Lineárně elastický (pruty)

Tento model materiálu je k dispozici pro materiály typu 'Dřevo'. Umožňuje například simulovat vlastnosti OSB desky ve modelu prutu, který zohledňuje různé tuhosti v závislosti na montážní poloze. Polohu desky můžete nastavit v kartě 'Izotropní dřevo | Lineárně elastický (pruty)' pomocí dvou seznamů.

Orthotropní | Dřevo | Lineárně elastický (plochy)

U materiálů typu 'Dřevo' lze s tímto modelem materiálu řídit modul pružnosti z hlediska nosné funkce jako stěny nebo desky a modul smyku G_xy: OSB desky například vykazují v závislosti na instalační poloze v modelu směrově závislé tuhosti.

Parametry tuhosti lze definovat na kartě 'Orthotropní dřevo | Lineárně elastický (plochy)'. U dřevěných materiálů z knihovny jsou nastaveny standardní hodnoty. Pro definování různých materiálových vlastností pro každý směr nejprve aktivujte v sekci 'Možnosti' políčko Uživatelsky definovaný materiál.

Základní materiálové hodnoty

V této sekci karty 'Základ' jsou uvedeny hlavní charakteristiky materiálu.

Modul pružnosti

Modul E popisuje vztah mezi normálním napětím a deformací.

Modul smyku

Modul G, také nazývaný modul skluzu, je druhá charakteristika pro popis elastického chování lineárních, izotropních a homogenních materiálů. Deformace je v tomto případě způsobena smykovým napětím.

Poissonovo číslo

Poissonovo číslo ν, zvané také poměr příčných deformací, je potřeba pro určení příčné kontrakce. U izotropních materiálů obvykle Poissonovo číslo leží mezi 0,0 a 0,5. Od hodnoty 0,5 (například u gumy) je třeba předpokládat, že materiál není izotropní.

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

Pokud zadáte Uživatelsky definovaný materiál s jeho izotropními vlastnostmi, RFEM určí Poissonovo číslo z hodnot E a G. Toto přednastavení můžete v případě potřeby změnit v seznamu 'Typ definice'.

Typ definice

Specifická váha / Hustota

Specifické hmotnosti γ popisují hmotnost materiálu na jednotku objemu. Hodnota je významná zejména pro zatížení „vlastní hmotností“: automatické zatížení vlastním hmotností modelu se určuje na základě specifické hmotnosti a průřezových ploch použitých prutů či ploch a objemových těles.

Hustota ρ popisuje hmotnost materiálu na jednotku objemu. Tato hodnota je potřeba pro dynamické analýzy.

Teplotní roztažnost

Teplotní roztažnost α popisuje lineární vztah mezi změnou teploty a změnou délky (deformace materiálu při zahřátí, stlačení při ochlazení).

Teplotní roztažnost je relevantní pro druhy zatížení 'teplota' a 'změna teploty'.

Možnosti

Kontrolní pole v této sekci karty 'Základ' umožňují ovlivnit vlastnosti materiálu. Aktivací nějaké možnosti se doplní nové karty.

Uživatelsky definovaný materiál

U materiálů z knihovny jsou hodnoty materiálů pevně nastavené. Není tedy možné je přímo měnit v polích pro zadání. Aby bylo možné upravit vlastnosti materiálu, aktivujte políčko 'Uživatelsky definovaný materiál'. Tím se zpřístupní vstupní pole základních materiálových charakteristik na kartě 'Základ'. Rovněž lze změnit specifické hodnoty pro dimenzování na kartě 'Materiálové hodnoty' (viz obrázek Přizpůsobení materiálových hodnot). Na kartě 'Modifikace tuhosti' je možné globálně upravit modul E a G pomocí faktoru (viz obrázek Úprava tuhosti materiálu).

Teplotně závislý

Aby bylo možné definovat lineárně elastický materiál s teplotně závislými vlastnostmi napětí a deformace, aktivujte kontrolní políčka 'Uživatelsky definováno' a 'Teplotně závislý'. Poté můžete na kartě Teplotně závislý definovat teplotně závislé materiálové charakteristiky.

Materiálové hodnoty

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

Modifikace tuhosti

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

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

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

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

Pokud se jedná o materiál s orthotropními vlastnostmi, můžete na kartě Orthotropní | Lineárně elastický upravit moduly E a G a Poissonova čísla (viz obrázek Matice tuhosti). Pokud na kartě Orthotropní | Lineárně elastická | Matice tuhosti aktivujete možnost 'Nastavit prvky matice tuhosti', můžete prvky matice tuhosti stanovit i ručně.

Teplotně závislý

Karta Teplotně závislý se zobrazí, pokud máte na kartě 'Základ' zaškrtnuté možnosti Uživatelsky definovaný materiál a Teplotně závislý. Můžete zde popsat teplotně závislé charakteristiky materiálu. Teplotně závislé vlastnosti materiálu se zohledňují pro objekty, které jsou tepelně zatíženy teplotou nebo změnou teploty. Při výpočtu teplotních zatížení se počítá s konečnou teplotou daného kroku.

V seznamu 'Teplotně závislá charakteristika' vyberte materiálovou charakteristiku, například modul E. Poté vytvořte pomocí tlačítka potřebné řádky tabulky, abyste mohli ze řádků zapsat odpovídající teploty a hodnoty. Pomocí tlačítka můžete údaje importovat také z tabulky v Excelu.

'Referenční teplota' určuje tuhosti pro objekty, které nemají teplotní zatížení. Například při referenční teplotě 300 °C se pro všechny pruty a plochy nastaví snížený modul E tohoto bodu teplotní křivky.

Uživatelsky definovaná knihovna materiálů

Uživatelsky definovaný materiál můžete uložit v knihovně jako šablonu. Takže vlastnosti materiálů není třeba znovu definovat v dalších projektech.

Uložit materiál

Chcete-li uložit aktuální materiál jako uživatelsky definovaný materiál, klikněte po nastavení materiálových charakteristik v dolní části sekce 'Základní materiálové charakteristiky' na tlačítko .

Zobrazí se dialog 'Nový uživatelsky definovaný materiál'.

Zadejte název materiálu do pole 'Název'. Případně ještě můžete upravit materiálové charakteristiky. Kliknutím na OK uložíte uživatelsky definovaný materiál v knihovně.

Načíst materiál

Chcete-li načíst uživatelsky definovaný materiál z knihovny, klikněte v sekci 'Základní materiálové charakteristiky' na tlačítko .

Zobrazí se dialog 'Uživatelsky definovaný materiál upravit'. V této knihovně s vašimi uloženými materiály (viz obrázek Dialog 'Nový uživatelsky definovaný materiál') můžete vybrat příslušný záznam a převzít jej kliknutím na OK.

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

Určit umístění knihovny

Knihovna s uživatelsky definovanými materiály je ve výchozím nastavení uložena ve složce 'user_library_material.dbm' v adresáři uživatelských konfigurací. Tento adresář můžete zkontrolovat pomocí Programové volby.

Vyberte v kategorii Databáze položku Uživatelská knihovna materiálů (1). Zobrazte adresář pro soubor user_library_material.dbm pomocí tlačítka (2). Pokud chcete použít jinou materiálovou knihovnu, která se nachází na síťovém disku vaší společnosti, určete umístění souboru a klikněte na 'Uložit'. Soubor můžete také přenést na jiný počítač a zde správně nastavit cestu k souboru pomocí stejného dialogu.