Connaissez-vous déjà le modèle de matériau de Tsai-Wu ? Il combine des propriétés plastiques et orthotropes, ce qui permet la modélisation spéciale de matériaux présentant des caractéristiques anisotropes, tels que le plastique renforcé de fibres ou le bois.
Lorsque le matériau devient plastique, les contraintes restent constantes. Une redistribution est réalisée selon les rigidités disponibles dans les directions individuelles. La zone élastique correspond au modèle Orthotrope | Modèle de matériau Linéaire élastique (solides). Pour la zone plastique, le fluage selon Tsai-Wu est appliqué :
Toutes les forces sont définies positivement. Vous pouvez imaginer le critère de contrainte sous la forme d'une surface elliptique dans la zone de contraintes à six dimensions. Si l'une des trois composantes de contrainte est appliquée comme une valeur constante, la surface peut être projetée sur un espace de contraintes tridimensionnel.
Si la valeur de fy(σ), selon l'équation de Tsai-Wu, condition de contrainte plane, est inférieure à 1, les contraintes se trouvent dans la zone élastique. Le domaine plastique est atteint dès que fy (σ) = 1. Les valeurs supérieures à 1 ne sont pas admises. Le modèle est idéal plastique, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de raidissement.
Le saviez-vous ? Contrairement à d'autres modèles de matériau, le diagramme contrainte-déformation de ce modèle de matériau n'est pas antimétrique par rapport à l'origine. Ce modèle de matériau permet de simuler le comportement d'un béton fibré, par exemple. Pour plus d'informations sur la modélisation du béton fibré, consultez l'article technique Propriétés de matériau du béton fibré.
Dans ce modèle de matériau, la rigidité isotrope est réduite à l'aide d'un paramètre d'endommagement scalaire. Ce paramètre d'endommagement est déterminé à partir de la courbe de contrainte définie dans le diagramme. La direction des contraintes principales n'est pas prise en compte. L'endommagement se produit plutôt dans la direction de la déformation équivalente, qui couvre également la troisième direction perpendiculaire au plan. L'aire de traction et de compression du tenseur des contraintes est traitée séparément. Des paramètres d'endommagement différents s'appliquent dans ce cas.
La « Taille de référence de l'élément » contrôle la manière dont la déformation dans la zone de la fissure est adaptée à la longueur de l'élément. Avec la valeur par défaut zéro, aucune mise à l'échelle n'est effectuée. Le comportement du béton fibré est ainsi modélisé de manière réaliste.
Le saviez-vous ? Lors du déchargement d'un composant avec un modèle de matériau plastique, contrairement au modèle de matériau Isotrope | Élastique non linéaire, une déformation persiste même après déchargement total.
Vous pouvez sélectionner trois types de définition différents :
Basique (définition d'une contrainte équivalente à laquelle le matériau plastifie)
Bilinéaire (définition d'une contrainte équivalente et d'un module d'écrouissage)
Diagramme contrainte-déformation : Définition des diagrammes contrainte-déformation polygonaux
Si vous relâchez à nouveau un composant avec un matériau élastique non linéaire, la déformation revient sur la même trajectoire. Contrairement au modèle de matériau Isotrope | plastique, il n'y a plus de déformation lorsqu'il est complètement déchargé.
Vous pouvez sélectionner trois types de définition différents :
Basique (définition d'une contrainte équivalente à laquelle le matériau plastifie)
Bilinéaire (définition d'une contrainte équivalente et d'un module d'écrouissage)
Diagramme contrainte-déformation :
Définition d'un diagramme contrainte-déformation polygonal
De nombreuses options sont disponibles pour une saisie et une modélisation simples de vos modèles. Votre modèle est entré sous forme de modèle 1D, 2D ou 3D. Les types de barre tels que les poutres, les treillis ou les barres de traction facilitent la définition des propriétés de barre. Pour modéliser des surfaces, RFEM fournit différents types de surface, tels que « Standard », « Sans épaisseur », « Rigide », « Membrane » et « Distribution de charge ». De plus, différents modèles de matériau sont disponibles dans RFEM : Isotrope | Linéaire élastique, Orthotrope | Linéaire élastique (surfaces, solides) ou Isotrope | Bois | Linéaire élastique (barres)
Dans RFEM, il est possible de coupler des surfaces avec les types de rigidité « Membrane » et « Membrane orthotrope » avec les modèles de matériau « Isotrope élastique non linéaire 2D/3D » et « Isotrope plastique 2D/3D » (pour cela, le module additionnel RF-MAT NL est requis).
Cette fonctionnalité permet de simuler par exemple le comportement non linéaire d'un film ETFE.
Le calcul non-linéaire itératif adopte la géométrie réelle du maillage (plat, simple courbure, double courbure) de la surface sélectionnée et met à plat le patron selon la méthode de l'énergie potentielle minimale tout en considérant les propriétés du matériau isotrope.
L'objectif de cette méthode est de compresser la géométrie du maillage dans une presse en supposant un contact sans frottement afin de trouver un état où les contraintes dues à la mise à plat du composant dans le plan sont à l'équilibre. On obtient ainsi le patron de coupe facilement mais avec une précision optimale. La compensation de la chaîne, de la trame et des lignes de contour sont considérées. Les tolérances définies sur les lignes de contour sont ensuite appliquées à la géométrie de surface plane résultante.
Fonctionnalités :
Minimisation de l'énergie de distorsion lors du processus de mise à plat pour des coupes très précises
Application adaptée à quasiment tous les maillages
Détection des définitions de patrons de coupe adjacents pour conserver les mêmes longueurs
Les modèles de matériau suivants sont disponibles dans RF-MAT NL :
Isotrope plastique 1D/2D/3D et Isotrope élastique non linéaire 1D/2D/3D.
Trois types de définition peuvent être sélectionnés :
Basique (définition d'une contrainte équivalente sous laquelle le matériau se plastifie)
Bilinéaire (définition d'une contrainte équivalente et d'un module d'écrouissage)
Diagramme :
Définition d'un diagramme contrainte-déformation polygonal
Possibilité d'enregistrer/d'importer le diagramme
Interface avec MS Excel
Orthotrope plastique 2D/3D (Tsai-Wu 2D/3D)
Ce modèle de matériau permet de définir les propriétés du matériau (module d'élasticité, module de cisaillement, coefficient de Poisson) et ses valeurs limites (traction, compression, cisaillement) sur deux ou trois axes.
Maçonnerie isotrope 2D
Il est possible de spécifier les contraintes de traction limites σx,limit et σy,limit ainsi que le facteur d'écrouissage CH.
Maçonnerie orthotrope 2D
Le modèle de matériau maçonnerie orthotrope 2D est un modèle élasto-plastique qui permet notamment de considérer le ramollissement du matériau, qui peut être différent dans les directions locales x et y d'une même surface. Ce modèle de matériau est adapté aux murs en maçonnerie (non armés) avec des charges s'exerçant dans le plan.
Endommagement isotrope 2D/3D
Vous pouvez définir ici des diagrammes de contrainte-déformation antimétriques. Le module d'élasticité est calculé à chaque étape du diagramme contrainte-déformation, avec Ei = (σi -σi-1 )/(εi -εi-1 ).
Sortie graphique et numérique des contraintes et des rapports de contraintes entièrement intégrés dans RFEM
Vérification flexible avec différentes compositions de couches
Une efficacité optimale due à un nombre réduit d'entrées requises
Flexibilité grâce aux options de paramétrage détaillées pour les principes de base et le champ d'action du calcul
Une matrice de rigidité globale locale de la surface est générée dans RFEM à partir du modèle de matériau sélectionné et des couches qui le compose. Les types de matériaux disponibles sont :
Orthotrope
Isotrope
Défini par l'utilisateur
Hybride (pour les combinaisons de modèles de matériau)
Possibilité d'enregistrer les compositions des couches fréquemment utilisées dans une base de données
Détermination des contraintes de base, de cisaillement et équivalentes
Outre les contraintes de base, les contraintes requises selon la norme DIN EN 1995-1-1 et l'interaction de ces contraintes sont également disponibles.
Analyse de contraintes pour les éléments structuraux de formes simples ou complexes
Contrainte équivalente calculée selon différentes hypothèses :
Hypothèse de la modification de forme (Von Mises)
Hypothèse de la contrainte de cisaillement (Tresca)
Hypothèse de contrainte normale (Rankine)
Hypothèse de déformation principale (Bach)
Calcul des contraintes tangentielles selon Mindlin, Kirchhoff ou les spécifications définies par l'utilisateur
Vérification de l'état limite de service par le contrôle des déformations /déplacements de surface
Paramètres des flèches limites définies par l'utilisateur
Possibilité de considérer le couplage de couches
Sortie détaillée de différents composants de contraintes et des rapports dans les tableaux et graphiques
Résultats des contraintes pour chaque couche du modèle
Liste des parties des surfaces vérifiées
Possibilité de couplage de couches sans cisaillement
Les structures sont entrées sous forme de modèles 1D, 2D ou 3D. Les types de barre (poutres, treillis, barre de traction, etc.) facilitent la définition des propriétés des barres. Pour la modélisation des surfaces, RFEM fournit, par exemple, les types Standard, Orthotrope, Verre, Laminé, Rigide, Membrane, etc.
De plus, RFEM a le choix entre les modèles de matériau Isotrope linéairement élastique, Isotrope plastique 1D/2D/3D, Isotrope élastique non linéaire 1D/2D/3D, Orthotrope élastique 2D/3D, Orthotrope plastique 2D/3D (Tsai-Wu 2D/3D), et Isotrope thermique -élastique, Maçonnerie isotrope 2D et Endommagement isotrope 2D/3D.
Assignation simple des cas de charge et des combinaisons aux incréments de charge
Examen des déformations plastiques (comportement rigide isotrope) des incréments de charge précédents
Affichage numérique et graphique des résultats (déformations, réactions aux appuis, forces internes, contraintes, déformations, etc.) pour les incréments de charge individuels
Rapport d'impression détaillé avec documentation des résultats pour tous les incréments de charge