5152x
000034
16.1.2024

Materiály

Materiály jsou vyžadovány pro zadávání ploch, průřezů a těles. Vlastnosti materiálů ovlivňují tuhost těchto objektů.

Název

Materiálu můžete dát libovolný název. Pokud se uvedený název shoduje s některou položkou v databázi materiálů, načte RFEM materiálové charakteristiky. Pro výběr materiálu z databáze klikněte na tlačítko Databáze na konci zadávacího řádku. Převzetí materiálu je popsáno v kapitole Databáze materiálů.

Informace

Pokud do textového pole zadáte obecný název, například "355J", zobrazí se seznam pro tento materiál podle různých norem.

Pro materiály z databáze jsou 'Základní materiálové charakteristiky' pevně zadané a nelze je měnit. Pokud chcete použít uživatelsky zadané charakteristiky materiálu, zaškrtněte v sekci 'Možnosti' volbu Uživatelsky zadaný materiál (viz odstavec Uživatelsky zadaný materiál).

Základní údaje

V záložce Základní údaje se nastavují základní materiálové charakteristiky.

Typ materiálu

Kategorie materiálu je dána typem materiálu. Určuje, které parametry a součinitele jsou pro posouzení relevantní. Typ materiálu také určuje dílčí součinitele spolehlivosti materiálu, které jsou v závislosti na normě zohledněny při posouzení.

Pro materiál z databáze je přednastaven jeden z následujících typů materiálu.

Materiálový model

V seznamu jsou k dispozici následující materiálové modely:

Informace

Pokud je v základních údajích modelu aktivován addon pro analýzu Nelineární chování materiálu (nutná licence), jsou k dispozici další materiálové modely. Ty jsou popsány v kapitole Nelineární chování materiálu.

Izotropní lineárně elastický

Lineárně elastické tuhostní vlastnosti materiálu nejsou závislé na směru. Lze je popsat následovně:

Platí přitom následující podmínky:

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

Matice poddajnosti (inverzní matice tuhosti) má pro plochy následující tvar:

Ortotropní lineárně elastický (plochy)

Pomocí tohoto materiálového modelu lze zadat vlastnosti tuhosti odlišné v obou směrech plochy x a y. Lze tak například modelovat vlastnosti sklolaminátů, žebrové stropy nebo směry napětí vyztužených stropů. Osy x a y plochy jsou v rovině plochy na sebe kolmé.

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

Pro pozitivně definitní matici tuhosti musí být splněny následující podmínky:

Ortotropní lineárně elastický (tělesa)

V trojrozměrném ortotropním materiálovém modelu lze elastické tuhosti definovat zvlášť v každém směru tělesa. Chcete-li zadat jiné materiálové vlastnosti pro všechny směry, zaškrtněte políčko Uživatelsky zadaný materiál v sekci 'Možnosti'. V záložce 'Ortotropní - Lineárně elastický (tělesa)' pak můžete definovat parametry materiálu.

Prvky matice tuhosti stanovené na základě zadání se zobrazí v záložce 'Ortotropní - lineárně elastický (tělesa) - Matice tuhosti'.

Izotropní, Dřevo, Lineárně elastický (pruty)

Tento materiálový model lze vybrat pro materiály typu 'Dřevo'. Tak můžete například modelovat vlastnosti OSB desky použité pro prut, který vykazuje různé tuhosti v závislosti na montážní poloze. Polohu desky můžete stanovit v záložce 'Izotropní Dřevo | Lineární elastický (pruty)' pomocí dvou seznamů.

Informace

V záložce 'Změna tuhosti' se nastavuje dílčí součinitel spolehlivosti materiálu podle normy. U materiálů zadaných uživatelem zde můžete tento součinitel upravit.

Ortotropní Dřevo Lineárně elastický (plochy)

V případě materiálu typu 'Dřevo' lze pomocí tohoto materiálového modelu stanovit modul pružnosti a také smykový modul Gxy s ohledem na použití plochy jako stěny nebo desky: Například OSB desky mají tuhost závislou na směru podle montážní polohy v modelu.

Parametry tuhosti lze zadat v záložce 'Ortotropní Dřevo | Lineárně elastický (plochy)'. Pro dřevěné materiály z databáze jsou přednastaveny hodnoty z normy. Chcete-li zadat jiné materiálové vlastnosti pro všechny směry, zaškrtněte políčko Uživatelsky zadaný materiál v sekci 'Možnosti' (viz odstavec Uživatelsky zadaný materiál).

modul pružnosti

Modul pružnosti v tahu nebo tlaku (E) udává poměr mezi normálovým napětím a osovým přetvořením.

Smykový modul

Modul pružnosti ve smyku (G) udává poměr smykového napětí a zkosení v příslušné rovině. V tomto případě je deformace založena na smykovém napětí.

Poissonův součinitel

Pro stanovení příčné kontrakce je nutný Poissonův součinitel, známý také jako Poissonovo číslo. U izotropních materiálů se hodnota Poissonova součinitele obvykle pohybuje mezi 0,0 a 0,5. Pokud je hodnota vyšší než 0,5 (např. guma), lze předpokládat, že se nejedná o izotropní materiál.

Vztah mezi modulem pružnosti, smykovým modulem a Poissonovým součinitelem pro izotropní materiál je popsán rovnicí Poissonův součinitel.

Informace

U materiálů z databáze se smykový modul G stanoví automaticky z modulu pružnosti a Poissonova součinitele. U izotropních materiálů je tak zajištěna symetrická matice tuhosti. Za určitých okolností se můžou takto spočítané hodnoty smykových modulů mírně lišit od hodnot uvedených v Eurokódech.

Pokud zadáte Uživatelsky zadaný materiál s izotropními vlastnostmi, stanoví RFEM Poissonův součinitel z hodnot modulu pružnosti a smykového modulu. V případě potřeby lze toto výchozí nastavení změnit v seznamu 'Typ zadání'.

Typ zadání pro materiálové vlastnosti

E | G | (ν) Poissonův součinitel se stanoví z modulu pružnosti a smykového modulu
E | (G) | ν Smykový modul se stanoví z modulu pružnosti a Poissonova součinitele
E | G | ν Modul pružnosti, smykový modul a Poissonův součinitel jsou na sobě nezávislé

Měrná tíha / objemová hmotnost

Objemová tíha γ udává tíhu materiálu na objemovou jednotku. Tento údaj je důležitý zvláště pro zatěžovací stav "Vlastní tíha": automaticky zohledněné vlastní zatížení konstrukce se spočítá na základě objemové tíhy a průřezových ploch použitých prutů, resp. ploch a těles.

Hustota ρ udává hmotnost materiálu na jednotku objemu. Tento údaj je nutný pro dynamické analýzy.

Součinitel teplotní roztažnosti

Součinitel teplotní roztažnosti α popisuje lineární vztah mezi změnami teplot a délky materiálu (protažení materiálu při zahřátí, zkrácení při ochlazení).

Součinitel teplotní roztažnosti má význam pro typy zatížení ‚Teplota‘ a ‚Rovnoměrná teplota‘.

Uživatelsky zadaný materiál

Pro materiály z databáze jsou materiálové charakteristiky pevně zadané. Nemůžete je tedy přímo ve vstupních polích měnit.

Chcete-li materiálové vlastnosti upravit, zaškrtněte políčko Uživatelsky zadaný materiál v sekci 'Možnosti'. V záložce 'Základní údaje' se tak zpřístupní vstupní pole pro základní materiálové charakteristiky. Také v záložce 'Materiálové charakteristiky' pak můžete měnit parametry specifické pro posouzení.

Pokud je zadaný materiál s ortotropními vlastnostmi, lze v záložce 'Ortotropní' upravit modul pružnosti, smykový modul a Poissonův součinitel (viz obrázek Matice tuhosti pro ortotropní lineárně elastický materiál). Pokud aktivujete volbu 'Zadat prvky matice tuhosti', můžete prvky matice tuhosti nastavit také ručně.

Změna tuhosti

U uživatelsky zadaného materiálu můžete upravit tuhost, například pro zohlednění součinitelů spolehlivosti nebo redukovaných materiálových vlastností. V seznamu 'Typ změny' jsou k dispozici dvě možnosti:

  • Faktor dělení pro moduly E a G
  • Faktor násobení pro moduly E a G

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

Důležité

Změna tuhosti se zohlední pouze pro statickou analýzu, nikoli v posouzení v addonech pro posouzení.

Závislý na teplotě

Chcete-li zadat lineárně elastický materiál s teplotně závislým vztahem napětí-přetvoření, aktivujte v sekci 'Možnosti' zaškrtávací políčka Uživatelsky zadaný materiál a Závislý na teplotě.... V záložce 'Závislý na teplotě' pak můžete zadat teplotní závislost materiálu. Tyto materiálové vlastnosti se zohledňují u objektů, které jsou tepelně namáhané zatížením typu Teplota nebo Rovnoměrná teplota.

V seznamu 'Vlastnost závislá na teplotě' vyberte materiálovou charakteristiku, například modul pružnosti. Poté pomocí tlačítka Nový vytvořte požadované řádky tabulky, abyste mohli po řádcích zadávat teploty s příslušnými hodnotami. Pomocí tlačítka Import souboru Excel lze také importovat data z tabulky v Excelu.

'Referenční teplota' udává tuhosti pro objekty bez teplotního zatížení. Pokud je například nastavena referenční hodnota 300 °C, aplikuje se redukovaný modul pružnosti tohoto bodu teplotní křivky na všechny pruty a plochy.