Matériaux

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

Nom

Vous pouvez définir le nom que vous souhaitez pour le matériau. Si la désignation correspond à une entrée de la bibliothèque, RFEM lit les valeurs caractéristiques du matériau enregistrées. Pour sélectionner le matériau dans la bibliothèque, cliquez sur à la fin de la zone de texte. Le processus d’importation des matériaux est détaillée dans le chapitre Bibliothèque de matériaux.

Pour les matériaux issus de la bibliothèque, les « Propriétés de base du matériau » sont définies de manière fixe et ne peuvent pas être modifiées. Si vous souhaitez utiliser des valeurs caractéristiques personnalisées du matériau, cochez la case Matériau personnalisé dans les « Options » (voir Matériau personnalisé).

Général

L’onglet Général permet de gérer les paramètres fondamentaux des matériaux. Il offre également des options de contrôle pour des propriétés spéciales que vous pouvez définir dans des onglets supplémentaires.

Catégories

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

Type de matériau

Le type de matériau contrôle les paramètres et coefficients pertinents pour le calcul. Cette classification détermine également les coefficients de sécurité partiels du matériau, qui sont pris en compte dans la vérification selon la norme.

Pour un matériau de la bibliothèque, l’un des types de matériaux suivants est défini par défaut.

Modèle de matériau

Les modèles de matériaux suivants sont disponibles dans la liste :

Isotrope | Linéaire élastique

Les propriétés de rigidité linéaires élastiques 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 les surfaces et solides ; pour les barres, sans limite supérieure)

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

Orthotrope | Linéaire élastique (Surfaces)

Ce modèle de matériau permet de définir des propriétés de rigidité différentes dans les deux directions x et y de la surface. Cela permet, par exemple, de modéliser les propriétés des plastiques renforcés de fibres de verre, des planchers nervurés ou les directions de traction des planchers renforcés. Les axes de surface x et y sont perpendiculaires l’un à l’autre dans le plan de la surface.

Pour définir des propriétés de matériau différentes pour les directions x et y, cochez la case Matériau personnalisé dans les « Options ». Dans l’onglet « Orthotrope - Linéaire élastique (Surfaces) », vous pouvez ensuite définir les paramètres du matériau.

Pour qu’une matrice de rigidité soit définie positivement, 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

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 de matériau différentes dans chaque direction, cochez la case Matériau personnalisé dans les « Options ». Dans l’onglet « Orthotrope - Linéaire élastique (solide) », vous pouvez ensuite définir les paramètres du matériau.

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

Isotrope | Bois | Linéaire élastique (barres)

Ce modèle de matériau est disponible pour les matériaux de type « Bois ». Il permet de modéliser par exemple les propriétés d’un panneau OSB dans un modèle de barre, qui capture les rigidités différentes en fonction de la position d’installation. La position du panneau peut être définie dans l’onglet « Isotrope Bois | Linéaire élastique (barres) » via les 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 panneaux OSB, par exemple, présentent des rigidités directionnelles différentes en fonction de la position dans le modèle.

Les paramètres de rigidité peuvent être définis dans l’onglet « Orthotrope bois | Linéaire élastique (surfaces) ». Pour les matériaux bois provenant 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 caractéristiques principales 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 la deuxième caractéristique pour décrire le comportement élastique d'un matériau linéaire, isotrope et homogène. La déformation est basée dans ce cas sur une contrainte de cisaillement.

Coefficient de Poisson

Le coefficient de Poisson ν est nécessaire pour déterminer la contraction transversale. Pour les matériaux isotropes, le coefficient de Poisson est généralement compris entre 0,0 et 0,5. Dès qu'une valeur de 0,5 (par exemple, le caoutchouc) est atteinte, il convient de supposer qu'aucun matériau isotrope n'est présent.

La relation entre le module d’élasticité, le module de cisaillement et le coefficient de Poisson dans un matériau isotrope est décrite dans l'’équation du 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 E et G. Ce paramètre par défaut peut être modifié dans « Type de définition » si nécessaire.

Type de définition

Poids spécifique / Masse volumique

Le poids spécifique γ décrit le poids du matériau par unité de volume. Cette indication est particulièrement importante pour le cas de charge « Poids propre » : le poids propre automatique du modèle est déterminé à partir du poids spécifique et des sections des barres utilisées ou des surfaces et solides.

La masse volumique ρ décrit la masse du matériau par unité de volume. Cette indication est nécessaire pour les études dynamiques.

Coefficient de dilatation thermique

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

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

Options

Les cases de cette section de l’onglet « Général » permettent d’influencer les propriétés du matériau. Activer une option fait apparaitre de nouveaux onglets.

Matériau personnalisé

Pour les matériaux issus de la bibliothèque, les valeurs caractéristiques du matériau sont définies de manière fixe. Elles ne peuvent donc pas être modifiées directement dans les zones de texte. Pour ajuster les propriétés d’un matériau, cochez la case « Matériau personnalisé ». Les zones de texte des propriétés fondamentales du matériau dans l’onglet « Général » deviennent alors accessibles. Vous pouvez également modifier les valeurs caractérielles spécifiques dans l’onglet « Propriétés de matériau » (voir l’image Ajustement des propriétés de matériau). Dans l’onglet « Modification de rigidité », vous pouvez ajuster globalement le module E et G avec un facteur (voir image Ajustement de la rigidité du matériau).

Dépendance à la température

Pour définir un matériau linéaire-élastique avec des propriétés d’élasticité dépendant de la température, cochez les cases « Personnalisé » et « Dépendant de la température ». Vous pouvez alors définir les valeurs caractéristiques du matériau dépendant de la température dans l'onglet Dépendant de la température.

Propriétés de matériau

L’onglet Propriétés de matériau affiche toutes les valeurs caractéristiques des matériaux qui jouent un rôle dans le calcul de structure et la vérification dans les modules complémentaire.

Modification de la rigidité

L'onglet Modification de la rigidité s'affiche lorsque vous avez coché Matériau personnalisé dans l’onglet « Général ». Ici, vous pouvez ajuster globalement la rigidité du matériau, par exemple pour prendre en compte les facteurs de sécurité ou les propriétés de matériau réduites.

Deux possibilités sont disponibles dans la liste du « Type de modification » :

• Facteur de division des modules E et G
• Facteur multiplicateur des modules E et G

Indiquez dans « Paramètres » le facteur par lequel la rigidité du matériau doit être ajustée.

Si un matériau présente des propriétés orthotropes, les modules E et G ainsi que les coefficients de Poisson peuvent être ajustés dans l’onglet Orthotrope | Linéaire élastique (voir image Matrice de rigidité). Si vous activez l’option « Définir les éléments de la 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 ici décrire les valeurs caractéristiques du matériau en fonction de la température. Les propriétés du matériau dépendant de la température sont prises en compte pour les objets soumis à une contrainte thermique par température ou variation de température. Lors du calcul des charges thermiques, la température finale de chaque étape est utilisée.

Sélectionnez dans la liste « Propriété de dépendance à la température » une valeur caractéristique du matériau, par exemple le module E. Créez ensuite à l’aide du bouton les lignes de tableau nécessaires, afin de saisir les températures avec les valeurs associées ligne par ligne. Le bouton permet d’importer les données depuis un tableau Excel.

La « Température de référence » fixe les rigidités pour les objets qui ne présentent pas de charges thermiques. Pour une valeur de référence 300 °C, par exemple, le module E réduit de ce point de la courbe de température est appliqué pour toutes les barres et surfaces.

Bibliothèque de matériaux utilisateur

Vous pouvez enregistrer un matériau personnalisé dans une bibliothèque comme modèle. Ainsi, vous n'aurez pas besoin de redéfinir les propriétés du matériau dans les autres projets.

Enregistrer le matériau

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

La boîte de dialogue « Nouveau matériau utilisateur » apparait.

Entrez dans le champ « Nom » la dénomination du matériau. Le cas échéant, vous pouvez encore ajuster les valeurs caractéristiques du matériau. Cliquez sur OK pour enregistrer le matériau personnalisé dans la bibliothèque.

Importer le matériau

Pour importer un matériau personnalisé depuis la bibliothèque, cliquez sur dans « Popriétés de base du matériau ».

La boîte de dialogue « Modifier le matériau utilisateur » apparait. Dans cette bibliothèque avec vos matériaux enregistrés (voir l’image Boite de dialogue « Nouveau matériau personnalisé »), vous pouvez choisir l’entrée appropriée et ensuite la confirmer avec OK.

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

Définir l'emplacement de stockage de la bibliothèque

La bibliothèque avec les matériaux personnalisés est par défaut enregistrée dans le fichier user_library_material.dbm dans le répertoire des configurations utilisateur. Vous pouvez vérifier ce répertoire dans les Options du programme.

Sélectionnez l’entrée Bibliothèque de matériaux utilisateur dans Base de données (1). Faites ensuite afficher le dossier du fichier user_library_material.dbm via le 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 définir le chemin de stockage adéquat dans la même boîte de dialogue.