Materiály

Materiály jsou potřebné pro definici ploch, průřezů a těles. Vlastnosti materiálů vstupují do tuhostí těchto objektů.

Název

Pro materiál můžete zadat libovolný název. Pokud se označení shoduje se záznamem v databázi, načte RFEM uložené materiálové charakteristiky. Chcete-li materiál vybrat z databáze, klikněte na tlačítko na konci vstupního řádku. Přebírání materiálů je popsáno v kapitole Databáze materiálů.

U materiálů z databáze jsou 'Základní materiálové charakteristiky' pevně nastaveny a nelze je měnit. Pokud chcete použít uživatelsky zadané charakteristiky materiálu, zaškrtněte v sekci 'Možnosti' políčko Uživatelsky zadaný materiál (viz sekce Uživatelsky zadaný materiál).

Základní

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

Kategorie

V této sekci nastavíte typ materiálu a materiálový model.

Typ materiálu

Typ materiálu určuje, které parametry a součinitele jsou při posouzení relevantní. Tato klasifikace také udává dílčí součinitele spolehlivosti materiálu, které se podle normy zohledňují při posouzení.

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

Materiálový model

V seznamu jsou k dispozici následující materiálové modely:

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 tělesa; pro pruty směrem nahoru neomezeno)

Matice poddajnosti (inverze matice tuhosti) je pro plochy:

Ortotropní | Lineárně elastický (plochy)

U tohoto materiálového modelu lze definovat vlastnosti tuhosti, které jsou ve dvou směrech plochy x a y různé. Lze tak modelovat například vlastnosti sklolaminátu, žebrových stropů nebo směry pnutí vyztužených stropů. Osy plochy x a y jsou v rovině plochy na sebe kolmé.

Chcete-li definovat různé vlastnosti materiálu pro směr x a y, aktivujte v sekci 'Možnosti' políčko Uživatelsky zadaný materiál. V záložce Ortotropní | Lineárně elastický (plochy) pak můžete zadat 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

Poissonova konstanta může být definována pro oba směry ortotropie. Indexy pro ν_xy a ν_yx jsou přitom obsazeny následovně: první index 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 odděleně ve všech směrech tělesa. Chcete-li definovat různé vlastnosti materiálu pro každý směr, aktivujte v sekci 'Možnosti' políčko Uživatelsky zadaný materiál. V záložce Ortotropní | Lineárně elastický (tělesa) pak můžete zadat parametry materiálu.

Prvky matice tuhosti určené ze zadání jsou uvedeny v záložce 'Ortotropní | Lineárně elastický (tělesa) - Matice tuhosti'.

Izotropní | Dřevo | Lineárně elastický (pruty)

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

Ortotropní | Dřevo | Lineárně elastický (plochy)

U materiálů typu 'Dřevo' lze tímto materiálovým modelem řídit modul pružnosti s ohledem na působení jako stěna nebo deska a také smykový modul G_xy: OSB desky mají například v závislosti na poloze zabudování v modelu směrově závislé tuhosti.

Parametry tuhosti lze definovat v záložce Ortotropní | Dřevo | Lineárně elastický (plochy). U dřevěných materiálů z databáze jsou přednastaveny standardní hodnoty. Chcete-li definovat různé vlastnosti materiálu pro každý směr, aktivujte nejprve v sekci 'Možnosti' políčko Uživatelsky zadaný materiál.

Základní materiálové charakteristiky

V této sekci záložky 'Základní' jsou uvedeny nejdůležitější charakteristiky materiálu.

Modul pružnosti

Modul pružnosti E popisuje poměr mezi axiálním napětím a přetvořením.

Smykový modul

Smykový modul G, nazývaný také modul pružnosti ve smyku, je druhou veličinou pro popis elastického chování lineárního, izotropního a homogenního materiálu. Deformace je v tomto případě založena na smykovém napětí.

Poissonova konstanta

Poissonova konstanta ν je potřebná pro stanovení příčné kontrakce. U izotropních materiálů se Poissonova konstanta obvykle pohybuje mezi 0,0 a 0,5. Od hodnoty 0,5 (např. guma) se proto předpokládá, že se nejedná o izotropní materiál.

Vztah mezi modulem pružnosti E, smykovým modulem G a Poissonovou konstantou u izotropního materiálu je popsán v rovnici Poissonova konstanta.

Pokud zadáte Uživatelsky zadaný materiál s jeho izotropními vlastnostmi, určí RFEM Poissonovu konstantu z hodnot modulu pružnosti E a smykového modulu G. Toto přednastavení můžete v případě potřeby změnit v seznamu 'Typ definice'.

Typ definice

Objemová tíha / Hustota

Objemová tíha γ popisuje hmotnost materiálu na jednotku objemu. Tento údaj je důležitý zejména pro zatěžovací stav "Vlastní tíha": automatická vlastní tíha modelu se určuje z objemové tíhy a průřezových ploch použitých prutů, resp. z 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 délky (prodloužení materiálu při ohřevu, zkrácení při ochlazení).

Součinitel tepelné roztažnosti je relevantní pro typy zatížení 'Teplota' a 'Změna teploty'.

Možnosti

Políčka v této sekci záložky 'Základní' umožňují ovlivnit vlastnosti materiálu. Po aktivaci možnosti se přidají nové záložky.

Uživatelsky zadaný materiál

U materiálů z databáze jsou materiálové charakteristiky pevně přednastaveny. Proto je nelze ve vstupních polích přímo měnit. Chcete-li upravit vlastnosti materiálu, aktivujte políčko 'Uživatelsky zadaný materiál'. Tím se zpřístupní vstupní pole základních materiálových charakteristik v záložce 'Základní'. Stejně tak můžete v záložce 'Materiálové hodnoty' měnit charakteristiky specifické pro posouzení (viz obrázek Upravit materiálové charakteristiky). V záložce 'Změna tuhosti' je možné globálně škálovat modul pružnosti E a smykový modul G součinitelem (viz obrázek Upravit tuhost materiálu).

Závislé na teplotě

Chcete-li definovat lineárně elastický materiál s teplotně závislými vlastnostmi napětí-přetvoření, aktivujte políčka 'Uživatelsky zadaný' a 'Závislé na teplotě'. Teplotně závislé materiálové charakteristiky pak můžete zadat v záložce Závislé na teplotě.

Odhad nákladů

Pro stanovení nákladů se používají materiály, které jsou přiřazeny jednotlivým objektům. Jednotkové náklady a jednotky objektů můžete zadat v záložce Odhad nákladů.

Odhad emisí CO₂

Také odhad emisí CO₂ je založen na materiálech, které jsou přiřazeny jednotlivým objektům. Jednotkové emise a jednotky můžete zadat v záložce Odhad emisí CO₂.

Uživatelsky zadaná textura

Pomocí uživatelsky zadané textury můžete materiálu přiřadit povrchovou strukturu. Objekty se pak při renderování zobrazí velmi realisticky. V záložce 'Uživatelsky zadaná textura' vyberte existující záznam nebo definujte novou texturu tlačítkem (viz kapitola Textury).

Materiálové hodnoty

V záložce Materiálové hodnoty jsou uvedeny veškeré materiálové charakteristiky, které hrají roli pro statickou analýzu a posouzení v addonech.

Změna tuhosti

Záložka Změna tuhosti se zobrazí, pokud jste v záložce 'Základní' zaškrtli možnost Uživatelsky zadaný materiál. Zde můžete globálně upravit tuhost materiálu, například pro zohlednění součinitelů bezpečnosti nebo redukovaných vlastností materiálu.

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

• Dělitel pro moduly pružnosti E a smykové moduly G
• Násobitel pro moduly pružnosti E a smykové moduly G

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

Pokud se jedná o materiál s ortotropními vlastnostmi, lze v záložce Ortotropní | Lineárně elastický upravit moduly pružnosti E a smykové moduly G a také Poissonovy konstanty (viz obrázek Matice tuhosti). Pokud v záložce Ortotropní | Lineárně elastický | Matice tuhosti aktivujete možnost 'Nastavit prvky matice tuhosti', můžete také ručně zadat prvky matice tuhosti.

Závislé na teplotě

Záložka Závislé na teplotě se zobrazí, pokud jste v záložce 'Základní' zaškrtli možnosti Uživatelsky zadaný materiál a Závislé na teplotě. Zde můžete popsat teplotně závislé charakteristiky materiálu. Teplotně závislé vlastnosti materiálu se zohledňují pro objekty, které jsou tepelně namáhány teplotou nebo změnou teploty. Při výpočtu teplotních zatížení se použije konečná teplota příslušného kroku.

Vyberte v seznamu 'Teplotně závislá charakteristika' materiálovou charakteristiku, například modul pružnosti E. Poté vytvořte tlačítkem potřebné řádky tabulky, abyste mohli zadat teploty s příslušnými hodnotami po řádcích. Tlačítkem lze data také importovat z tabulky aplikace Excel.

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

Uživatelská databáze materiálů

Uživatelsky zadaný materiál můžete uložit do databáze jako šablonu. Vlastnosti materiálu pak nemusíte v dalších projektech znovu definovat.

Uložit materiál

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

Zobrazí se dialog 'Nový uživatelsky zadaný materiál'.

Do pole 'Název' zadejte označení materiálu. V případě potřeby můžete ještě upravit materiálové charakteristiky. Tlačítkem OK uložíte uživatelsky zadaný materiál do databáze.

Načíst materiál

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

Zobrazí se dialog 'Upravit uživatelsky zadaný materiál'. V této databázi s vašimi uloženými materiály (viz obrázek Dialog 'Nový uživatelsky zadaný materiál') můžete vybrat příslušný záznam a poté jej převzít tlačítkem OK.

Pokud jste načetli uživatelsky zadaný materiál a chcete obecně změnit vlastnosti, můžete materiálové charakteristiky upravit v databázi tlačítkem (v sekci 'Základní materiálové charakteristiky').

Nastavit umístění databáze

Databáze s uživatelsky zadanými materiály je ve výchozím nastavení uložena v souboru user_library_material.dbm v adresáři uživatelských konfigurací. Tento adresář můžete zkontrolovat v Možnosti programu.

V kategorii Databáze vyberte záznam Uživatelská databáze materiálů (1). Poté nechte zobrazit složku souboru user_library_material.dbm tlačítkem (2). Pokud chcete použít jinou databázi materiálů, která se nachází na síťové jednotce vaší společnosti, nastavte adresář souboru a klikněte na 'Uložit'. Soubor můžete také přenést na jiný počítač a tam ve stejném dialogu vhodně nastavit cestu k uložení.

Odhad nákladů

Záložka Odhad nákladů se zobrazí, pokud jste v záložce 'Základní' zaškrtli možnost Odhad nákladů.

U konstrukčních objektů 'Pruty', 'Plochy' a 'Tělesa' zaškrtněte, která veličina materiálu je pro odhad nákladů relevantní: hmotnost, objem nebo plocha atd.

Do sloupce 'Jednotkové náklady' zadejte hodnotu, kterou stojí jedna jednotka materiálu. V seznamu sloupce 'Jednotka' jsou k dispozici různé možnosti jednotkových nákladů.

Z jednotkových nákladů a vlastností konstrukčních objektů, které jsou materiálu přiřazeny, program přímo určí poměrné náklady.

'Celková hmotnost' na konci tabulky zobrazuje hmotnost, která vyplývá ze součtu všech aktivovaných dílčích hmotností materiálu. Dále se zobrazí podíl celkové hmotnosti, který tento materiál má na hmotnosti všech materiálů aktivovaných pro odhad nákladů.

'Celkové náklady' zobrazují cenu, která vyplývá ze součtu všech aktivovaných dílčích nákladů materiálu. Dále se zobrazí podíl nákladů, který tento materiál má na celkové ceně všech materiálů aktivovaných pro odhad nákladů.

'Celkové náklady celkem' vyplývají ze součtu celkových nákladů všech materiálů, které jsou aktivovány pro odhad nákladů.

Odhad emisí CO₂

Záložka Odhad emisí CO₂ se zobrazí, pokud jste v záložce 'Základní' zaškrtli možnost Odhad emisí CO₂.

U konstrukčních objektů 'Pruty', 'Plochy' a 'Tělesa' zaškrtněte, která veličina materiálu je pro odhad emisí CO₂ relevantní: hmotnost, objem nebo plocha atd.

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

Z jednotkových emisí a vlastností konstrukčních objektů, které jsou materiálu přiřazeny, program určí poměrné emise CO₂. Výpočet se tedy provádí přímo, nikoli jako v jiných addonech pomocí samostatné funkce.

'Celková emise' zobrazuje ekvivalenty CO₂, které vyplývají ze součtu všech aktivovaných dílčích emisí materiálu. Dále se zobrazí podíl emisí, který tento materiál má na celkových emisích všech materiálů aktivovaných pro odhad.

'Celková emise celkem' vyplývá ze součtu celkových emisí všech materiálů, které jsou aktivovány pro odhad emisí CO₂.