Materiály

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

Název

Materiálu můžete přiřadit libovolný název. Pokud označení odpovídá záznamu v databázi, načte RFEM uložené materiálové charakteristiky. Chcete-li materiál vybrat v databázi, klepněte na tlačítko na konci vstupního řádku. Převzetí materiálů je popsáno v kapitole Databáze materiálů.

U materiálů z databáze jsou 'Základní materiálové charakteristiky' pevně nastaveny a nelze je změnit. Chcete-li použít uživatelsky definované charakteristiky materiálu, zaškrtněte v sekci 'Možnosti' zaškrtávací políčko Uživatelsky zadaný materiál (viz sekce Uživatelsky zadaný materiál).

Základní údaje

Záložka Základní údaje spravuje základní parametry materiálu. Nabízí také možnosti nastavení zvláštních vlastností, které můžete definovat v dalších záložkách.

Kategorie

V této sekci definujete typ materiálu a materiálový model.

Typ materiálu

Typ materiálu určuje, které parametry a součinitele jsou relevantní při posouzení. Tato klasifikace také předepisuje dílčí součinitele spolehlivosti materiálu, které se v závislosti na normě při posouzení zohledňují.

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

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 nahoře neomezeno)

Matice poddajnosti (inverze matice tuhosti) má pro plochy tvar:

Ortotropní | Lineárně elastický (plochy)

U tohoto materiálového modelu lze definovat vlastnosti tuhosti, které se v obou směrech ploch x a y liší. Lze tak například znázornit vlastnosti skleněných vláken vyztuženého plastu, žebrových stropů nebo směrů napětí vyztužených stropů. Osa plochy x a y jsou ve rovině plochy vzájemně kolmé.

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

Aby byla matice tuhosti pozitivně definitní, 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 mají následující význam: První index vždy označuje přetvoření ve směru napětí, druhý index záporné přetvoření kolmé 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' zaškrtávací políčko Uživatelsky zadaný materiál. Na záložce Ortotropní | Lineárně elastický (tělesa) pak můžete definovat parametry materiálu.

Prvky matice tuhosti vypočtené ze vstupů jsou uvedeny na záložce 'Ortotropní | Lineárně elastický (tělesa) - matice tuhosti'.

Izotropní | Dřevo | Lineárně elastický (pruty)

Tento materiálový model je k dispozici u materiálů typu 'Dřevo'. Lze tak například znázornit vlastnosti OSB desky v prutovém modelu, který zachycuje různé tuhosti v závislosti na způsobu instalace. Polohu desky můžete definovat na 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 statické působení jako stěna nebo deska a také smykový modul G_xy: OSB desky mají například v závislosti na způsobu instalace v modelu směrově závislé tuhosti.

Parametry tuhosti lze definovat na 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' zaškrtávací políčko Uživatelsky zadaný materiál.

Základní materiálové charakteristiky

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

Modul pružnosti

Modul pružnosti popisuje poměr mezi axiálním napětím a přetvořením.

Smykový modul

Smykový modul G, nazývaný také kluzový modul, je druhou charakteristikou pro popis elastického chování lineárního, izotropního a homogenního materiálu. Přetvoření je v tomto případě založeno na smykovém napětí.

Poissonova konstanta

Poissonova konstanta ν, nazývaná také Poissonovo číslo, je potřebná pro výpočet příčného přetvoření. U izotropních materiálů se Poissonova konstanta obvykle pohybuje mezi 0,0 a 0,5. Od hodnoty 0,5 (např. guma) je proto nutné předpokládat, že nejde o izotropní materiál.

Souvislost mezi modulem pružnosti, smykovým modulem a Poissonovou konstantou u izotropního materiálu je popsána v rovnici Poissonova konstanta.

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

Typ zadání

Měrná hmotnost / hustota

Měrná hmotnost γ popisuje hmotnost materiálu na jednotku objemu. Údaj je důležitý zejména pro zatěžovací stav "Vlastní tíha": Automatická vlastní tíha modelu se určuje z měrné hmotnosti a průřezových ploch použitých prutů nebo z ploch a těles.

Hustota ρ popisuje hmotnost materiálu na jednotku objemu. Tento údaj je potřebný pro dynamické vyšetření.

Součinitel teplotní roztažnosti

Součinitel teplotní roztažnosti α popisuje lineární souvislost mezi změnami teploty a délky (přetvoření materiálu při ohřevu, stlačení při ochlazení).

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

Možnosti

Zaškrtávací políčka v této sekci záložky 'Základní údaje' 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 přímo změnit ve vstupních polích. Chcete-li přizpůsobit vlastnosti materiálu, aktivujte zaškrtávací políčko 'Uživatelsky zadaný materiál'. Tím se zpřístupní vstupní pole základních materiálových charakteristik na záložce 'Základní údaje'. Stejně tak můžete na záložce 'Materiálové hodnoty' změnit charakteristiky specifické pro posouzení (viz obrázek Přizpůsobení materiálových charakteristik). Na záložce 'Změna tuhosti' je možné modul E a G globálně škálovat faktorem (viz obrázek Přizpůsobení tuhosti materiálu).

Závislý na teplotě

Chcete-li definovat lineárně elastický materiál s napěťově-přetvořenými vlastnostmi závislými na teplotě, aktivujte zaškrtávací políčka 'Uživatelsky zadaný' a 'Závislý na teplotě'. Poté můžete definovat materiálové charakteristiky závislé na teplotě na záložce Závislý na teplotě.

Odhad nákladů

Pro stanovení nákladů se používají materiály, které jsou přiřazeny jednotlivým objektům. Jednotkové ceny a jednotky objektů můžete definovat na záložce Odhad nákladů.

Odhad emisí CO₂

Také odhad emisí CO₂ je založen na materiálech, které jsou přiřazeny jednotlivým objektům. Emise na jednotku a jednotky můžete definovat na záložce Odhad emisí CO₂.

Uživatelsky zadaná textura

Pomocí uživatelsky zadané textury můžete materiálu přiřadit strukturu povrchu. Objekty jsou pak při renderování zobrazeny velmi realisticky. Na záložce 'Uživatelsky zadaná textura' vyberte existující záznam nebo definujte novou texturu pomocí tlačítka (viz kapitola Textury).

Materiálové hodnoty

Na záložce Materiálové hodnoty jsou uvedeny všechny materiálové charakteristiky, které hrají roli pro statickou analýzu a posouzení v doplňcích.

Změna tuhosti

Záložka Změna tuhosti se zobrazí, pokud jste na záložce 'Základní údaje' zaškrtli možnost Uživatelsky zadaný materiál. Zde můžete globálně přizpůsobit tuhost materiálu, například pro zohlednění součinitelů spolehlivosti nebo snížených vlastností materiálu.

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

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

V sekci 'Parametr' zadejte faktor, kterým má být tuhost materiálu přizpůsobena.

Jedná-li se o materiál s ortotropními vlastnostmi, lze na záložce Ortotropní | Lineárně elastický přizpůsobit moduly E a G a Poissonovy konstanty (viz obrázek Matice tuhosti). Pokud na záložce Ortotropní | Lineárně elastický | matice tuhosti aktivujete možnost 'Nastavit prvky matice tuhosti', můžete prvky matice tuhosti definovat také ručně.

Závislý na teplotě

Záložka Závislý na teplotě se zobrazí, pokud jste na záložce 'Základní údaje' zaškrtli možnosti Uživatelsky zadaný materiál a Závislý na teplotě. Zde můžete popsat charakteristiky materiálu závislé na teplotě. Materiálové vlastnosti závislé na teplotě se zohledňují u objektů, které jsou tepelně namáhány teplotou nebo změnou teploty. Při výpočtu zatížení teplotou se uvažuje koncová teplota příslušného kroku.

V seznamu 'Charakteristika závislá na teplotě' vyberte materiálovou charakteristiku, například modul pružnosti. Poté pomocí tlačítka vytvořte potřebné řádky tabulky, abyste mohli řádkově zadávat teploty s odpovídajícími hodnotami. Pomocí tlačítka lze data importovat také z tabulky Excel.

'Referenční teplota' určuje tuhosti pro objekty, které nemají zatížení teplotou. Při referenční hodnotě například 300 °C se pro všechny pruty a plochy uvažuje snížený modul pružnosti tohoto bodu teplotní křivky.

Uživatelsky zadaná databáze materiálů

Uživatelsky zadaný materiál můžete uložit v databázi jako předlohu. Tak nemusíte vlastnosti materiálu v dalších projektech definovat znovu.

Uložení materiálu

Chcete-li uložit aktuální materiál jako uživatelsky zadaný materiál, klepněte po definování 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 přizpůsobit materiálové charakteristiky. Pomocí OK pak uložíte uživatelsky zadaný materiál do databáze.

Načtení materiálu

Chcete-li načíst uživatelsky zadaný materiál z databáze, klepněte 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 odpovídající záznam a poté jej převzít pomocí OK.

Pokud jste načetli uživatelsky zadaný materiál a chcete obecně změnit jeho vlastnosti, můžete materiálové charakteristiky přizpůsobit v databázi pomocí tlačítka (v sekci 'Základní materiálové charakteristiky').

Určení umístění databáze

Databáze s uživatelsky zadanými materiály je standardně uložena v souboru user_library_material.dbm v adresáři uživatelských konfigurací. Tento adresář můžete zkontrolovat v Programové možnosti.

V kategorii Databáze vyberte záznam Uživatelská databáze materiálů (1). Poté nechte pomocí tlačítka zobrazit složku souboru user_library_material.dbm (2). Chcete-li použít jinou databázi materiálů, která se nachází na síťové jednotce vaší firmy, definujte adresář souboru a klepněte na 'Uložit'. Svůj soubor však můžete přenést také na jiný počítač a tam ve stejném dialogu odpovídajícím způsobem nastavit cestu ukládání.

Odhad nákladů

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

Zaškrtněte u konstrukčních objektů 'Pruty', 'Plochy' a 'Tělesa', která charakteristika materiálu je pro odhad nákladů relevantní: Hmotnost, objem nebo plocha apod.

Ve sloupci 'Jednotkové ceny' zadejte hodnotu, kterou stojí jedna jednotka materiálu. V seznamu sloupce 'Jednotka' jsou k dispozici různé možnosti pro jednotkové ceny.

Z jednotkových cen a vlastností konstrukčních objektů, které jsou přiřazeny materiálu, program přímo určuje podílové náklady.

'Součtová hmotnost' na konci tabulky zobrazuje hmotnost, která results ze sčítání všech aktivovaných dílčích hmotností materiálu. Dále je uváděn podíl součtové hmotnosti, který má tento materiál na hmotnosti všech materiálů aktivovaných pro odhad nákladů.

'Součtové náklady' zobrazují cenu, která results ze sčítání všech aktivovaných dílčích nákladů materiálu. Dále je uváděn podíl nákladů, který má tento materiál na celkové ceně všech materiálů aktivovaných pro odhad nákladů.

'Celkové náklady' results ze sčítání součtových nákladů všech materiálů aktivovaných pro odhad nákladů.

Odhad emisí CO₂

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

Zaškrtněte u konstrukčních objektů 'Pruty', 'Plochy' a 'Tělesa', která charakteristika materiálu je pro odhad emisí CO₂ relevantní: Hmotnost, objem nebo plocha apod.

Ve sloupci 'Emise na jednotku' zadejte hodnotu, kterou způsobí jedna jednotka materiálu v CO₂. V seznamu sloupce 'Jednotka' jsou k dispozici různé emisní jednotky pro ekvivalenty CO₂.

Z emisí na jednotku a vlastností konstrukčních objektů, které jsou přiřazeny materiálu, program určuje podílové emise CO₂. Výpočet probíhá tedy přímo a nikoli jako v jiných doplňcích prostřednictvím samostatné funkce.

'Součtová emise' zobrazuje ekvivalenty CO₂, které results ze sčítání všech aktivovaných dílčích emisí materiálu. Dále je uváděn podíl emisí, který má tento materiál na celkových emisích všech materiálů aktivovaných pro odhad.

'Celková emise' results ze sčítání součtových emisí všech materiálů aktivovaných pro odhad emisí CO₂.