Materiály

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

Název

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

Pro materiály z knihovny jsou 'Základní materiálové charakteristiky' pevně nastavené a nelze je měnit. Pokud chcete použít vlastní parametry materiálu, zaškrtněte v sekci 'Možnosti' zaškrtávací políčko Vlastní materiál (viz sekce Vlastní materiál).

Základ

Záložka Základ spravuje základní materiálové parametry. Nabízí také možnosti nastavení pro speciální vlastnosti, které můžete nastavit v dalších záložkách.

Kategorie

V této části nastavíte typ materiálu a materiálový model.

Typ materiálu

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

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

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 následující podmínky:

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

Deformační matice (inverzní matice tuhosti) má pro plochy tvar:

Ortotropní | Lineárně elastický (plochy)

U tohoto materiálového modelu lze definovat tuhostní vlastnosti, které se liší v obou směrech plochy x a y. To umožňuje například modelovat vlastnosti skleněných vláken, žebrových stropů nebo směr vyztužení stropů. Plošné osy x a y jsou v rovině plochy na sebe kolmé.

Chcete-li definovat různé materiálové vlastnosti pro směr x a y, aktivujte v sekci 'Možnosti' zaškrtávací políčko Vlastní materiál. V záložce Ortropní | Lineárně elastický (plochy) pak můžete nastavit parametry materiálu.

Pro pozitivně definitní 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

Poissonovo číslo lze definovat pro oba ortotropní směry. Indexy pro ν_xy a ν_yx jsou tak přiřazeny: první index vždy označuje deformaci ve směru napětí, druhý index označuje negativní deformaci v tangenciálním směru.

Ortotropní | Lineárně elastický (objemové tělesa)

Ve třídimenzionálním ortotropním materiálovém modelu mohou být elastické tuhosti odděleně definovány ve všech směrech objemového tělesa. Chcete-li definovat různé materiálové vlastnosti pro každý směr, aktivujte v sekci 'Možnosti' zaškrtávací políčko Vlastní materiál. V záložce Ortropní | Lineárně elastický (objemové tělesa) pak můžete nastavit parametry materiálu.

Tuhostní maticové elementy získané z vstupů jsou uvedeny v záložce 'Ortropní | Lineárně elastický (objemové tělesa) - Tuhostní matice'.

Izotropní | Dřevo | Lineárně elastický (pruty)

Tento materiálový model je k dispozici u materiálů typu 'Dřevo'. Umožňuje například modelovat vlastnosti desky OSB v prutovém modelu, který zachycuje různé tuhosti v závislosti na poloze instalace. Polohu desky lze nastavit v záložce Izotropní | Dřevo | Lineárně elastický (pruty) pomocí dvou seznamů.

Ortotropní | Dřevo | Lineárně elastický (plochy)

U materiálů typu 'Dřevo' lze s tímto materiálovým modelem řídit modul pružnosti s ohledem na nosný účinek jako stěna nebo deska, stejně jako smykový modul G_xy: Desky OSB, například, vykazují v závislosti na poloze instalace v modelu směrově závislé tuhosti.

Tuhostní parametry lze definovat v záložce Ortropní | Dřevo | Lineárně elastický (plochy). U dřevěných materiálů z knihovny jsou přednastaveny standardní hodnoty. Chcete-li definovat různé materiálové vlastnosti pro každý směr, aktivujte nejprve v sekci 'Možnosti' zaškrtávací políčko Vlastní materiál.

Základní materiálové charakteristiky

V této části záložky 'Základ' jsou uvedeny nejdůležitější charakteristiky materiálu.

Modul pružnosti

Modul pružnosti E udává poměr mezi normálovým napětím a deformací.

Smykový modul

Smykový modul G, také nazývaný kluzný modul, je druhou charakteristikou pro popis elastického chování lineárního, izotropního a homogenního materiálu. Deformace v tomto případě vychází z působení smykového napětí.

Poissonovo číslo

Poissonovo číslo ν, také nazývané poměrové číslo, se používá pro určení příčné kontrakce. U izotropních materiálů se očekává, že Poissonovo číslo je obvykle mezi 0,0 a 0,5. Od hodnoty 0,5 (např. guma) je třeba předpokládat, že nejde o izotropní materiál.

Vztah mezi modulem pružnosti, modulem kluzu a Poissonovým číslem pro izotropní materiál je popsán v rovnici Poissonovo číslo.

Pokud zadáte Vlastní materiál s jeho izotropními vlastnostmi, RFEM určí Poissonovo číslo z hodnot modulu pružnosti a smykového modulu. Toto přednastavené je možné změnit v seznamu 'Definiční typ' dle potřeby.

Definiční typ

Specifická váha / Hustota

Specifická váha γ popisuje váhu materiálu na jednotku objemu. Tento údaj je zvláště důležitý pro zatěžovací případ "Vlastní váha": automatická vlastní zatížení modelu se vypočítají ze specifické váhy a průřezových ploch použitých prutů, respektive z ploch a objemových těles.

Hustota ρ popisuje hmotu materiálu na jednotku objemu. Tento údaj se využívá pro dynamická šetření.

Koeficient teplotní roztažnosti

Koeficient teplotní roztažnosti α popisuje lineární vztah mezi změnou teploty a změnou délky (deformace materiálu při zahřátí, stlačení při ochlazení).

Koeficient teplotní roztažnosti je relevantní pro typy zatížení 'Teplota' a 'Změna teploty'.

Možnosti

Zaškrtávací políčka v této části záložky 'Základ' umožňují ovlivnit vlastnosti materiálu. Po aktivaci volby se doplňují nové záložky.

Vlastní materiál

U materiálů z knihovny jsou charakteristiky materiálu pevně přednastaveny. Proto je nelze přímo měnit ve vstupních polích. Chcete-li přizpůsobit vlastnosti materiálu, aktivujte zaškrtávací políčko 'Vlastní materiál'. Tím zpřístupníte vstupní pole základních materiálových charakteristik v záložce 'Základ'. Stejně tak můžete v záložce 'Materiálové hodnoty' změnit návrhově specifické charakteristiky (viz obrázek Přizpůsobení charakteristik materiálu). V záložce 'Modifikace tuhosti' máte možnost globálně škálovat moduly E a G faktorem (viz obrázek Přizpůsobení tuhosti materiálu).

Teplotně závislé

Chcete-li definovat lineárně elastický materiál s teplotně závislými napěťově-deformačními vlastnostmi, aktivujte zaškrtávací políčka 'Vlastní' a 'Teplotně závislé'. Poté můžete nastavit teplotně závislé charakteristiky materiálu v záložce Teplotně závislé.

Materiálové hodnoty

V záložce Materiálové hodnoty jsou uvedeny všechny charakteristiky materiálu, které hrají roli při statické analýze a návrhu v přídavných modulech.

Modifikace tuhosti

Záložka Modifikace tuhosti se zobrazuje, pokud jste v záložce 'Základ' zaškrtli možnost Vlastní materiál. Můžete zde globálně přizpůsobit tuhost materiálu, například pro zohlednění bezpečnostních faktorů nebo snížených materiálových vlastností.

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

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

Zadejte v sekci 'Parametry' faktor, kterým má být tuhost materiálu přizpůsobena.

Pokud je materiál s ortotropními vlastnostmi, lze v záložce Ortropní | Lineárně elastický přizpůsobit moduly E a G a Poissonova čísla (viz obrázek Tuhostní matice). Pokud aktivujete v záložce Ortropní | Lineárně elastický | Tuhostní matice možnost 'Nastavit prvky tuhostní matice', můžete ručně nastavit prvky tuhostní matice.

Teplotně závislé

Záložka Teplotně závislé se zobrazuje, pokud jste v záložce 'Základ' zaškrtli možnosti Vlastní materiál a Teplotně závislé. 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 zohledňuje koncová teplota příslušného kroku.

Vyberte v seznamu 'Teplotně závislá charakteristika' materiálovou hodnotu, například modul pružnosti. Pomocí tlačítka vygenerujte požadované řádky tabulky, abyste mohli zapsat teploty s odpovídajícími hodnotami po řádcích. Pomocí tlačítka lze data importovat také z tabulky Excel.

'Referenční teplota' určuje tuhosti pro objekty, které nemají teplotní zatížení. Při referenční hodnotě například 300 °C je pro všechny pruty a plochy použit redukovaný modul E tohoto bodu teplotní křivky.

Uživatelská materiálová knihovna

Můžete uložit vlastní materiál jako šablonu v knihovně. Pak nemusíte materiálové vlastnosti znovu definovat ve vašich dalších projektech.

Uložit materiál

Chcete-li uložit aktuální materiál jako vlastní materiál, klikněte po nastavení materiálových charakteristik na tlačítko dole v sekci 'Základní materiálové charakteristiky'.

Objeví se dialog 'Nový vlastní materiál'.

Zadejte do pole 'Název' označení materiálu. Případně můžete ještě přizpůsobit materiálové charakteristiky. Kliknutím na OK pak uložíte vlastní materiál do knihovny.

Načíst materiál

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

Objeví se dialog 'Upravit vlastní materiál'. V této knihovně s vašimi uloženými materiály (viz obrázek Dialog 'Nový vlastní materiál') můžete vybrat příslušný záznam a pak jej kliknutím na OK přijmout.

Pokud jste načetli vlastní materiál a chcete obecně změnit jeho vlastnosti, můžete přes tlačítko (v sekci 'Základní materiálové charakteristiky') upravit materiálové charakteristiky v knihovně.

Nastavit umístění knihovny

Knihovna s vlastními materiály je ve výchozím nastavení uložena v souboru user_library_material.dbm ve složce uživatelských konfigurací. Toto umístění můžete zkontrolovat v Programové možnosti.

Vyberte v kategorii Databáze záznam Uživatelská materiálová knihovna (1). Pomocí tlačítka si nechte zobrazit složku souboru user_library_material.dbm (2). Pokud chcete použít jinou materiálovou knihovnu, která se nachází na síťovém disku vaší společnosti, nastavte si umístění souboru a klikněte na 'Uložit'. Soubor můžete také přenést na jiný počítač a tam si ve stejném dialogu přizpůsobit cestu k jeho uložení.