Eingeben und modellieren können Sie den Bodenvolumenkörper ohne Umwege direkt in RFEM. Dabei haben Sie die Möglichkeit, Bodenmaterialmodelle mit allen üblichen RFEM Add-Ons zu kombinieren.
Eine Analyse von Gesamtmodellen mit vollständiger Abbildung der Boden-Bauwerk-Interaktion ist dadurch problemlos möglich.
Aus den Materialdaten, die Sie eingegeben haben, werden alle zur Berechnung nötigen Parameter automatisch ermittelt. Das Programm erzeugt Ihnen daraus die Spannungs-Dehnungslinien für jedes FE-Element.
Sie wollen das Verhalten des Bodenvolumens abbilden und analysieren? Um das zu gewährleisten, wurden in RFEM spezifische geeignete Materialmodelle implementiert. Das modifizierte Mohr-Coulomb-Modell mit linear-elastischer ideal-plastischer sowie ein nichtlinear elastisches Modell mit ödometrischer Spannungs-Dehnungs-Beziehung stehen Ihnen dafür zur Verfügung. Dabei ist das Grenzkriterium, welches den Übergang des elastischen Bereiches in den des plastischen Fließens beschreibt, bereits nach Mohr-Coulomb definiert.
Wussten Sie schon? Im Unterschied zu anderen Materialmodellen ist das Spannungs-Dehnungs-Diagramm für dieses Materialmodell nicht antimetrisch zum Ursprung. Sie können mit diesem Materialmodell beispielsweise das Verhalten von Stahlfaserbeton abbilden. Ausführliche Hinweise zum Modellieren von Stahlfaserbeton finden Sie im Fachbeitrag Materialeigenschaften von Stahlfaserbeton.
Bei diesem Materialmodell wird die isotrope Steifigkeit mit einem skalaren Schädigungsparameter abgemindert. Dieser Schädigungsparameter bestimmt sich aus dem Verlauf der Spannung, die im Diagramm festgelegt ist. Dabei wird nicht die Richtung der Hauptspannungen berücksichtigt, sondern die Schädigung erfolgt vielmehr in Richtung der Vergleichsdehnung, die auch die dritte Richtung senkrecht zur Ebene erfasst. Der Zug- und Druckbereich des Spannungstensors wird separat behandelt. Dabei gelten jeweils unterschiedliche Schädigungsparameter.
Die 'Referenzelementgröße' steuert, wie die Dehnung im Rissbereich auf die Länge des Elements skaliert wird. Mit dem voreingestellten Wert null erfolgt keine Skalierung. Damit wird das Materialverhalten des Stahlfaserbetons realitätsnah abgebildet.
Für die einfache Eingabe und Modellierung stehen Ihnen viele Möglichkeiten zur Verfügung. Ihre Eingabe erfolgt im 1D-, 2D- oder 3D-Modell. Stabtypen wie Balken-, Fachwerk- oder Zugstab erleichtern Ihnen die Definition von Stabeigenschaften. Zur Modellierung von Flächen können Sie in RFEM zum Beispiel die Typen Standard, Ohne Dicke, Starr, Membran und Lastverteilung wählen. Zudem stehen Ihnen in RFEM verschiedene Materialmodelle wie Isotrop | Linear elastisch, Orthotrop | Linear elastisch (Flächen, Volumenkörper) oder Isotrop | Holz | Linear elastisch (Stäbe) zur Verfügung.
In RFEM besteht die Option zur Kopplung von Flächen mit dem Steifigkeitstypen „Membran“ und „Membran-Orthotrop“ mit den Materialmodellen „Isotrop nichtlinear elastisch 2D/3D“ und „Isotrop plastisch 2D/3D“ (Zusatzmodul RF-MAT NL erforderlich).
Diese Funktionalität erlaubt die Simulation des nichtlinearen Dehnungsverhaltens von z. B. ETFE-Folien.
Folgende Materialmodelle stehen durch RF−MAT NL zur Verfügung:
Isotrop plastisch 1D/2D/3D und Isotrop nichtlinear elastisch 1D/2D/3D
Hier können drei verschiedene Definitionsarten gewählt werden:
Basis (Definition einer Vergleichsspannung, bei der das Material plastifiziert)
Bilinear (Definition einer Vergleichsspannung und eines Verfestigungsmoduls)
Diagramm:
Definition von polygonförmigen Spannung-Dehnungs-Verläufen
Option zum Abspeichern / Einlesen
Schnittstelle zu MS Excel
Orthotrop plastisch 2D/3D (Tsai-Wu 2D/3D)
In diesem Materialmodell lassen sich die Materialkennwerte (E-Modul, Schubmodul, Querdehnzahl) und -grenzfestigkeiten (Zug, Druck, Schub) in zwei beziehungsweise drei Achsen definieren.
Isotropes Mauerwerk 2D
Es ist möglich, Grenzugspannungen σx,grenz und σy,grenz sowie einen Verfestigungsfaktor CH festzulegen.
Orthotropes Mauerwerk 2D
Das Materialmodell Orthotropes Mauerwerk 2D ist ein elastoplastisches Modell, das zusätzlich eine Materialerweichung ermöglicht, die in lokaler x- und y-Richtung einer Fläche unterschiedlich sein kann. Das Materialmodell eignet sich für (unbewehrte) Mauerwerkswände mit Beanspruchungen in Scheibenebene.
Isotrope Beschädigung 2D/3D
Hier ist eine Definition von antimetrischen Spannungs-Dehnungs-Diagrammen möglich. Dabei wird der E-Modul in jedem Schritt des Spannungs-Dehnungs-Diagramms über Ei = (σi-σi-1) / (εi-εi-1) berechnet.
Vollständig in RFEM integrierte grafische und numerische Ausgabe der Spannungen und Ausnutzungen
Flexible Bemessung mit unterschiedlichen Schichtenanordnungen
Hohe Effektivität wegen des sehr geringen Umfangs an notwendigen Eingabedaten
Flexibilität durch detaillierte Einstellmöglichkeiten für Berechnungsgrundlagen und Berechnungsumfang
Auf Basis des gewählten Materialmodells und der beinhaltenden Schichten wird eine lokale Gesamtsteifigkeitsmatrix der Fläche in RFEM generiert. Folgende Materialmodelle stehen hierbei zur Verfügung:
Orthotrop
Isotrop
Benutzerdefiniert
Hybrid (hierbei sind auch Kombinationen der Materialmodelle möglich)
Speichermöglichkeit für häufig verwendete Schichtenaufbauten in einer Datenbank
Ermittlung von Grundspannungen, Schubspannungen und Vergleichsspannungen
Zusätzlich zu den Grundspannungen stehen auch die nach DIN EN 1995-1-1 geforderten Spannungen sowie die Interaktion dieser Spannungen als Ausgabe zur Verfügung.
Spannungsnachweis für nahezu beliebig geformte Strukturteile
Vergleichsspannungen nach verschiedenen Hypothesen:
Gestaltänderungsenergiehypothese (von Mises)
Schubspannungshypothese (Tresca)
Normalspannungshypothese (Rankine)
Hauptdehnungshypothese (Bach)
Berechnung der Querschubspannungen nach Mindlin, Kirchhoff oder mit freier Eingabe
Gebrauchstauglichkeitsnachweis durch Überprüfung der Flächenverschiebungen
Benutzerdefinierte Einstellung der Grenzdurchbiegungen
Optionale Berücksichtigung des Schichtenverbunds
Differenzierte Ausgabe der einzelnen Spannungskomponenten und -ausnutzungen in Tabellen und Grafik
Ausgabe der Spannungen für jede Schicht des Modells
Die Eingabe erfolgt im 1D-, 2D- oder 3D-Modell. Stabtypen wie Balken, Fachwerk- oder Zugstab erleichtern die Definition von Stabeigenschaften. Zur Modellierung von Flächen stehen in RFEM z. B. die Typen Standard, Orthotrop, Glas, Laminate, Starr, Membran usw. zur Verfügung.
Zudem kann in RFEM zwischen den Materialmodellen Isotrop linear elastisch, Isotrop plastisch 1D/2D/3D, Isotrop nichtlinear elastisch 1D/2D/3D, Orthotrop elastisch 2D/3D, Orthotrop plastisch 2D/3D (Tsai-Wu 2D/3D), Isotrop thermisch-elastisch, Isotropes Mauerwerk 2D und Isotrope Beschädigung 2D/3D gewählt werden.