Matériaux

Les matériaux sont requis pour définir des surfaces, sections et solides. Les propriétés des matériaux influencent la rigidité de ces objets.

Nom

Vous pouvez définir un nom de votre choix pour le matériau. Si la désignation correspond à une entrée de la bibliothèque, RFEM lit les caractéristiques de matériau enregistrées. Pour sélectionner le matériau dans la bibliothèque, cliquez sur à la fin de la ligne de saisie. L’adoption des matériaux est décrite dans le chapitre Bibliothèque de matériaux.

Pour les matériaux de la bibliothèque, les « Propriétés de base du matériau » sont fixées et non modifiables. Si vous souhaitez utiliser des caractéristiques personnalisées du matériau, cochez la case Matériau personnalisé dans les Options (voir Matériau défini par l’utilisateur).

Général

L’onglet Général permet de gérer les paramètres de base du matériau. Il offre également des options de contrôle pour des propriétés spécifiques que vous pouvez définir dans des onglets supplémentaires.

Catégories

Dans cette section, vous définissez le type de matériau et le modèle de matériau.

Type de matériau

Le type de matériau permet de contrôler quels paramètres et coefficients sont pertinents pour la vérification. Cette classification prédétermine également les coefficients partiels de sécurité du matériau, qui sont pris en compte pour la vérification selon la norme.

Pour un matériau de la bibliothèque, l’un des types de matériau suivants est prédéfini.

Modèle de matériau

La liste propose les modèles de matériau suivants :

Isotrope | Linéaire élastique

Les propriétés de rigidité linéaire-élastique du matériau sont indépendantes de la direction. Elles peuvent être décrites comme suit :

Les conditions suivantes s’appliquent :

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (pour surfaces et solides; illimité pour barres)

La matrice de flexibilité (inverse de la matrice de rigidité) pour les surfaces est de :

Orthotrope | Linéaire élastique (Surfaces)

Dans ce modèle de matériau, les propriétés de rigidité peuvent être définies différemment dans les deux directions de la surface x et y. Ainsi, les propriétés de plastique renforcé de fibres de verre, les dalles nervurées ou les directions d'armature des dalles peuvent être modélisées. Les axes des surfaces x et y sont perpendiculaires entre eux dans le plan de la surface.

Pour définir des propriétés de matériau distinctes pour les directions x et y, cochez la case Matériau personnalisé. Dans l’onglet Orthotrope | Linéaire élastique (surfaces), vous pouvez alors définir les paramètres du matériau.

Pour une matrice de rigidité définie positive, les conditions suivantes doivent être remplies :

• E_x > 0; E_y > 0
• G_yz > 0; G_xz > 0; G_xy > 0
• $$\left|{\mathrm{\nu }}_{\mathrm{xy}}\right|<\sqrt{\frac{{\mathrm{E}}_{\mathrm{x}}}{{\mathrm{E}}_{\mathrm{y}}}}$$

  Coefficient de poisson

Le coefficient de Poisson peut être défini pour les deux directions orthotropes. Les indices pour v_xy et v_yx sont les suivants : le premier indice représente la déformation dans la direction de la charge, le second indice représente la déformation négative perpendiculairement à la direction de la contrainte.

Orthotrope | Linéaire élastique (solides)

Dans le modèle de matériau orthotrope tridimensionnel, les rigidités élastiques peuvent être définies séparément dans toutes les directions du solide. Pour définir des propriétés matérielles différentes pour chaque direction, cochez la case Matériau personnalisé dans les options. Dans l’onglet Orthotrope | Linéaire élastique (solides), vous pouvez alors définir les paramètres du matériau.

Les éléments de matrice de rigidité déterminés à partir des entrées sont indiqués dans l’onglet « Orthotrope | Linéaire élastique (solides) - Matrice de rigidité ».

Isotrope | Bois | Linéaire élastique (barres)

Ce modèle de matériau est disponible pour les matériaux de type « Bois ». Cela permet de modéliser par exemple les propriétés d’une plaque OSB dans un modèle de barre, qui représente les rigidités différentes en fonction de la position de l’installation. La position de la plaque peut être définie dans l’onglet Isotrope | Bois | Linéaire élastique (barres) à l’aide des deux listes.

Orthotrope | Bois | Linéaire élastique (Surfaces)

Pour les matériaux de type « Bois », ce modèle de matériau permet de contrôler le module d’élasticité en fonction de l’effet porteur en tant que voile ou plaque ainsi que le module de cisaillement G_xy : les plaques OSB, par exemple, présentent des rigidités dépendant de la direction selon la position de l’installation dans le modèle.

Les paramètres de rigidité peuvent être définis dans l’onglet Orthotrope | Bois | Linéaire élastique (surfaces). Pour les matériaux bois de la bibliothèque, des valeurs standard sont prédéfinies. Pour définir des propriétés de matériau différentes pour chaque direction, cochez d’abord la case Matériau personnalisé dans les options.

Propriétés de base du matériau

Dans cette section de l’onglet « Général », les propriétés-clés du matériau sont indiquées.

Module d’élasticité

Le module d’élasticité décrit le rapport entre la contrainte normale et la déformation.

Module de cisaillement

Le module de cisaillement G, également appelé module de glissement, est le second paramètre utilisé pour décrire le comportement élastique d’un matériau linéaire, isotrope et homogène. La déformation repose dans ce cas sur une contrainte de cisaillement.

Coefficient de Poisson

Le coefficient de Poisson v est requis pour déterminer la contraction transversale. Pour les matériaux isotropes, le coefficient de Poisson se situe généralement entre 0,0 et 0,5. À partir d’une valeur de 0,5 (par exemple, le caoutchouc), un matériau non isotrope est présumé.

La relation entre le module d’élasticité, le module de cisaillement et le coefficient de Poisson pour un matériau isotrope est décrite dans l’équation Coefficient de Poisson.

Si vous entrez un Matériau personnalisé avec ses propriétés isotropes, RFEM détermine le coefficient de Poisson à partir des valeurs du module d’élasticité et du module de cisaillement. Ce paramétrage par défaut peut être modifié si nécessaire dans la liste « Type de définition ».

Type de définition

Poids spécifique / Densité

Le poids spécifique γ décrit le poids du matériau par unité de volume. Il est particulièrement important pour le cas de charge « Poids propre » : le poids propre automatique du modèle est déterminée à partir du poids spécifique et des aires de sections des barres, ou des surfaces et solides employés.

La densité ρ décrit la masse du matériau par unité de volume. Cette information est requise pour les analyses dynamiques.

Coefficient de dilatation thermique

Le coefficient de dilatation thermique α décrit la relation linéaire entre les variations de température et de longueur (dilatation du matériau lors du réchauffement, contraction lors du refroidissement).

Le coefficient de dilatation thermique est pertinent pour les types de charges « Température » et « Variation de température ».

Options

Les cases dans cette partie de l’onglet « Général » permettent d'influencer les propriétés du matériau. Après avoir activé une option, de nouveaux onglets sont ajoutés.

Matériau personnalisé

Pour les matériaux de la bibliothèque, les propriétés du matériau sont prédéfinies. Ils ne peuvent donc pas être directement modifiés dans les zones de texte. Pour adapter les propriétés d’un matériau, cochez la case « Matériau personnalisé ». Cela rend les zones de texte des propriétés de base du matériau accessibles dans l’onglet « Général ». De même, vous pouvez modifier les propriétés spécifiques à la vérification dans l’onglet « Propriétés de matériaux » (voir l’image Ajuster les propriétés de matériaux). L’onglet « Modification de la rigidité » vous permet de mettre à l’échelle globalement le module d’élasticité et le module de cisaillement à l’aide d’un facteur (voir l’image Ajuster la rigidité du matériau).

Dépendant de la température

Pour définir un matériau linéaire élastique avec des propriétés contrainte-déformation dépendantes de la température, cochez les cases « Personnalisé » et « Dépendant de la température ». Vous pouvez alors définir les propriétés de matériau dépendantes de la température dans l’onglet Dépendant de la température.

Valeurs des matériaux

L’onglet Propriétés de matériau contient toutes les propriétés de matériau importantes pour le calcul de structure dans les modules complémentaires.

Modification de la rigidité

L’onglet Modification de la rigidité si l’option Matériau personnalisé est sélectionnée dans l’onglet « Général ». Vous pouvez modifier globalement la rigidité du matériau, par exemple pour prendre en compte des facteurs de sécurité ou des propriétés de matériau réduites.

La liste de « Type de modification » propose deux options :

• Facteur de division pour les modules d’élasticité et de cisaillement
• Facteur de multiplication pour les modules d’élasticité et de cisaillement

Dans les « Paramètres », indiquez le facteur avec lequel la rigidité du matériau doit être ajustée.

Dans le cas d’un matériau à propriétés orthotropes, vous pouvez ajuster les modules d’élasticité et de cisaillement ainsi que les coefficients de Poisson dans l’onglet Orthotrope | Linéaire élastique (voir l’image Matrice de rigidité). Si vous activez l’option « Définir les éléments de matrice de rigidité » dans l’onglet Orthotrope | Linéaire élastique | Matrice de rigidité, vous pouvez également définir manuellement les éléments de la matrice de rigidité.

Dépendant de la température

L’onglet Dépendant de la température apparait si vous avez coché les options Matériau personnalisé et Dépendant de la température dans l’onglet « Général ». Vous pouvez y décrire les propriétés dépendantes de la température du matériau. Les propriétés de matériau dépendantes de la température sont prises en compte pour les objets affectés par la température ou par une variation de température. Lors du calcul des charges thermiques, la température finale de chaque étape est appliquée.

Dans la liste « Propriétés dépendantes de la température », sélectionnez une propriété du matériau, par exemple le module d’élasticité. Créez ensuite à l’aide du bouton les lignes de tableau requises pour pouvoir enregistrer ligne par ligne les températures avec les valeurs correspondantes. Le bouton permet d’importer les données à partir d’un tableau Excel.

La « Température de référence » détermine les rigidités des objets sans charges thermiques. Avec une valeur de référence, par exemple, de 300 °C, le module d’élasticité réduit de ce point de la courbe de température est appliqué pour toutes les barres et surfaces.

Bibliothèque de matériaux personnalisés

Vous pouvez enregistrer un matériau personnalisé dans une bibliothèque en tant que modèle. Vous n’avez ainsi pas besoin de redéfinir les propriétés des matériaux dans d’autres projets.

Enregistrer le matériau

Pour enregistrer le matériau actuel en tant que matériau personnalisé, cliquez sur en bas des « Propriétés de base du matériau » après avoir défini les valeurs des matériaux.

La boite de dialogue « Nouveau matériau personnalisé » apparaît.

Entrez la désignation du matériau dans le champ « Nom ». Vous pouvez également ajuster les propriétés de matériau si nécessaire. Cliquez sur OK pour enregistrer le matériau défini par l’utilisateur dans la bibliothèque.

Lire le matériau

Pour importer un matériau personnalisé à partir de la bibliothèque, cliquez sur dans les « Propriétés de base du matériau ».

La boite de dialogue « Modifier le matériau personnalisé » apparait. Dans cette bibliothèque contenant vos matériaux enregistrés (voir l’image Boite de dialogue « Nouveau matériau défini par l’utilisateur »), vous pouvez sélectionner l’entrée appropriée, puis la valider avec OK.

Si vous avez importé un matériau personnalisé et que vous souhaitez modifier ses propriétés de manière générale, vous pouvez ajuster les valeurs des matériaux dans la bibliothèque à l’aide du bouton (dans les « Propriétés de base du matériau »).

Définir l’emplacement de la bibliothèque

Par défaut, la bibliothèque avec les matériaux personnalisés est enregistrée dans le fichier user_library_material.dbm dans le répertoire des configurations utilisateur. Ce répertoire peut être vérifié dans les Options du programme.

Sélectionnez dans la catégorie Base de données l’entrée Bibliothèque de matériaux utilisateur (1). Affichez ensuite le dossier du fichier user_library_material.dbm à l’aide du bouton (2). Si vous souhaitez utiliser une autre bibliothèque de matériaux située sur un lecteur réseau de votre entreprise, définissez le répertoire du fichier et cliquez sur « Enregistrer ». Vous pouvez également transférer votre fichier sur un autre ordinateur et y régler le chemin d'accès dans la même boite de dialogue.