Materiály

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

Název

Můžete nastavit libovolný název pro materiál. Pokud označení odpovídá záznamu z knihovny, RFEM načte uložené materiálové vlastnosti. Pro výběr materiálu z knihovny klikněte na tlačítko na konci vstupního řádku. Převzetí materiálů je popsáno v kapitole Knihovna materiálů.

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

Základ

Záložka Základ spravuje základní materiálové parametry. Nabízí také možnosti nastavení zvláštních vlastností, které můžete určit v dalších záložkách.

Kategorie

V této části určíte typ materiálu a materiálový model.

Typ materiálu

Typ materiálu určuje, které parametry a součinitele jsou při dimenzování relevantní. Tato klasifikace rovněž předepisuje dílčí bezpečnostní součinitele materiálu, které jsou vzaty v úvahu při dimenzování dle normy.

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

Materiálový model

V seznamu jsou k dispozici následující materiálové modely:

Izotropní | Lineárně elastický

Lineárně elastické tuhostní vlastnosti materiálu jsou nezávislé na směru. Mohou být popsány následujícím způsobem:

Platí následující podmínky:

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

Deformační matice (inverze matice tuhosti) pro plochy je:

Ortotropní | Lineárně elastický (Povrchy)

U tohoto materiálového modelu mohou být definovány tuhostní vlastnosti, které se liší ve směrech x a y plochy. To umožňuje například popsat vlastnosti skleněných vláken zesíleného plastu, žebrových povlaků, nebo směrů výztuže zpevněných stropů. Osy x a y plochy leží ve stejné úrovni a jsou k sobě kolmé.

Pro definování různých materiálových vlastností pro směry x a y aktivujte v sekci 'Možnosti' políčko Vlastní materiál. V záložce 'Ortropní - Lineárně elastický (Povrchy)' pak můžete nastavit materiálové parametry.

Pozitivně definitní matice tuhosti musí splňovat tyto 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

Ortrotopní | Lineárně elastický (tělesa)

Ve třídimenzionálním ortotropním materiálovém modelu mohou být elastické tuhosti definovány odděleně ve všech směrech tělesa. Pro definici různých materiálových vlastností pro každý směr aktivujte v sekci 'Možnosti' políčko Vlastní materiál. V záložce 'Ortrotropní - Lineárně elastický (tělesa)' pak můžete nastavit parametry materiálu.

Elementy tuhostní matice zjištěné z vašich vstupů jsou uvedeny v záložce 'Ortropní - Lineárně elastický (tělesa) - Tuhostní matice'.

Izotropní | Dřevo | Lineárně elastický (pruty)

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

Ortrotopní | Dřevo | Lineárně elastický (povrchy)

U materiálů typu 'Dřevo' může tento materiálový model řídit modul E s ohledem na nosnost jako stěny nebo desky a střihový modul G_xy: OSB desky například vykazují podle montážní polohy modelově směrově závislé tuhosti.

Tuhostní parametry lze v záložce 'Ortrotopní dřevo | Lineárně elastický (povrchy)' definovat. U dřevěných materiálů z knihovny jsou přednastaveny standardní hodnoty. Pro definici různých materiálových vlastností pro každý směr předtím aktivujte v sekci 'Možnosti' políčko Vlastní materiál.

Základní materiálové vlastnosti

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

Modul pružnosti

Modul E popisuje poměr mezi normálovým napětím a deformací.

Střihový modul

Střihový modul G, také nazývaný kluzný modul, je druhou klíčovou vlastností pro popis elastického chování lineárního, izotropního a homogenního materiálu. Deformace je v tomto případě založena na střihovém napětí.

Poissonovo číslo

Poissonovo číslo ν je potřebné pro určení příčné kontrakce. U izotropních materiálů se Poissonovo číslo obvykle pohybuje mezi 0,0 a 0,5. Od hodnoty 0,5 (např. guma) je třeba předpokládat, že se nejedná o izotropní materiál.

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

Pokud vkládáte Vlastní materiál s izotropními vlastnostmi, RFEM určuje Poissonovo číslo z hodnot modulu E a modulu G. Toto přednastavení můžete případně změnit v seznamu 'Typ definice'.

Typ definice

Specifická hmotnost / Hustota

Specifická hmotnost γ popisuje hmotnost daného materiálu na jednotku objemu. Tento údaj je důležitý zejména pro zatěžovací stav "Vlastní hmotnost": automatické vlastní zatížení modelu je vypočteno z specifické hmotnosti a průřezových ploch použitých prutů nebo ploch a těles.

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

Tepelná roztažnost

Tepelný koeficient α popisuje lineární vztah mezi teplotními a délek změnami (rozpínání materiálu při zahřátí, stlačování při ochlazení).

Tepelná roztažnost je relevantní pro zatížení 'teplota' a 'teplotní změna'.

Možnosti

Zaškrtnutím políček v této sekci záložky 'Základ' můžete ovlivnit vlastnosti materiálu. Aktivací možnosti budou přidány nové záložky.

Vlastní materiál

U materiálů z knihovny jsou materiálové vlastnosti pevně nastaveny. Nelze je tedy přímo změnit ve vstupních polích. Pro přizpůsobení vlastností materiálu zaškrtněte políčko 'Vlastní materiál'. Tím se zpřístupní vstupní pole pro základní materiálové hodnoty v záložce 'Základ'. Rovněž můžete v záložce 'Materiálové hodnoty' změnit specifické hodnoty pro posouzení (viz obrázek Úprava materiálových vlastností). V záložce 'Modifikace tuhosti' můžete globálně škálovat modul E a G pomocí faktoru (viz obrázek Úprava tuhosti materiálu).

Závislé na teplotě

Pro definici lineárního elastického materiálu s teplotně závislými napěťově-deformačními vlastnostmi zaškrtněte políčka 'Vlastní' a 'Závislé na teplotě'. Potom můžete v záložce Závislé na teplotě zadat materiálové hodnoty závislé na teplotě.

Materiálové hodnoty

V záložce Materiálové hodnoty jsou uvedeny všechny materiálové vlastnosti, které hrají roli při statické analýze a dimenzování v přídavných modulech.

Modifikace tuhosti

Záložka Modifikace tuhosti je viditelná, pokud v záložce 'Základ' zaškrtnete možnost Vlastní materiál. Zde můžete globálně upravit tuhost materiálu, například pro zohlednění bezpečnostních faktorů nebo snížených materiávých vlastností.

V seznamu sekce 'Typ modifikace' jsou dvě možnosti:

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

V sekci 'Parametry' zadejte faktor, pomocí něhož má být nastavena tuhost materiálu.

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

Závislé na teplotě

Záložka Závislé na teplotě je zobrazena, pokud v záložce 'Základ' zaškrtnete možnosti Vlastní materiál a Závislé na teplotě. Zde můžete popsat teplotně závislé vlastnosti materiálu. Vlastnosti materiálů závislé na teplotě jsou zohledněny pro objekty zatížené teplotou nebo teplotní změnou. Při výpočtu teplotních zatížení je uvažována konečná teplota jednotlivých kroků.

Vyberte ze seznamu 'Teplotně závislá klíčová hodnota' materiálovou klíčovou hodnotu, například modul E. Poté pomocí tlačítka vytvořte potřebné řádky tabulky, aby bylo možné zadat teploty se souvisejícími hodnotami po řádcích. Pomocí tlačítka je možné data také importovat z tabulky Excel.

'Referenční teplota' určuje tuhosti pro objekty, na které nevznikají žádná teplotní zatížení. Při referenční hodnotě například 300 °C se pro všechny pruty a plochy nasazuje snížený E modul tohoto bodu teplotní křivky.

Knihovna vlastních materiálů

Vlastní materiál můžete uložit do knihovny jako šablonu. Tak si nebudete muset materiálové vlastnosti znovu definovat v jiných projektech.

Uložit materiál

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

Zobrazí se dialog 'Nový vlastní materiál'.

Zadejte název materiálu do pole 'Název'. Pokud je to nutné, můžete ještě upravit materiálové vlastnosti. Pomocí OK pak uložíte vlastní materiál do knihovny.

Načíst materiál

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

Zobrazí se dialog 'Úprava vlastního materiálu'. V této knihovně s vašimi uloženými materiály (viz obrázek Dialog 'Nový vlastní materiál') můžete vybrat vhodný záznam a pak jej převzít pomocí OK.

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

Nastavit umístění knihovny

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

Vyberte v kategorii Databáze položku Knihovna vlastních materiálů (1). Poté nechte přes tlačítko zobrazit složku souboru user_library_material.dbm (2). Pokud chcete použít jinou knihovnu materiálů, která se nachází na síťové jednotce vaší firmy, určete umístění souboru a klikněte na 'Uložit'. Svůj soubor však můžete přenést také na jiný počítač a tam ve stejném dialogu nastavit cestu k uložení.