Matériaux

Les matériaux sont nécessaires pour la définition des surfaces, sections et solides. Les propriétés de matériau entrent en compte dans les rigidités de ces objets.

Nom

Vous pouvez définir un nom libre pour le matériau. Si la désignation correspond à une entrée de la bibliothèque, RFEM lit les propriétés du matériau enregistrées. Pour sélectionner le matériau dans la bibliothèque, cliquez sur le bouton à la fin de la ligne de saisie. L'importation de matériaux est décrite au chapitre Bibliothèque de matériaux.

Pour les matériaux 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 personnalisées du matériau, cochez dans la section « Options » la case à cocher Matériau personnalisé (voir la section Matériau personnalisé).

Base

L'onglet Base gère les paramètres de base du matériau. Il offre également des options de contrôle pour des propriétés particulières 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 détermine quels paramètres et coefficients sont pertinents pour la vérification. Cette classification détermine également les coefficients partiels de sécurité du matériau, qui sont pris en compte lors de la vérification selon la norme applicable.

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

Modèle de matériau

La liste propose les modèles de matériaux suivants :

Isotrope | Linéairement élastique

Les propriétés de rigidité linéairement 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, illimité vers le haut)

La matrice de flexibilité (inverse de la matrice de rigidité) s'écrit pour les surfaces :

Orthotrope | Linéairement élastique (surfaces)

Avec ce modèle de matériau, vous pouvez définir des propriétés de rigidité qui diffèrent selon les deux directions de surface x et y. Cela permet par exemple de représenter les propriétés d'un plastique renforcé de fibres de verre (PRFV), de planchers nervurés ou les directions de travée de dalles armées. Les axes de surface x et y sont perpendiculaires entre eux dans le plan de la surface.

Pour définir des propriétés de matériau différentes pour les directions x et y, activez dans la section « Options » la case à cocher Matériau personnalisé. Dans l'onglet Orthotrope | Linéairement élastique (surfaces), vous pouvez ensuite 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 d'orthotropie. Les indices pour ν_xy et ν_yx sont définis comme suit : le premier indice désigne la déformation dans la direction de la contrainte, le second indice la déformation négative transversalement à la direction de la contrainte.

Orthotrope | Linéairement 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 pour chaque direction, activez dans la section « Options » la case à cocher Matériau personnalisé. Dans l'onglet Orthotrope | Linéairement élastique (solides), vous pouvez ensuite définir les paramètres du matériau.

Les éléments de la matrice de rigidité déterminés à partir des saisies sont indiqués dans l'onglet « Orthotrope | Linéairement élastique (solides) - Matrice de rigidité ».

Isotrope | Bois | Linéairement élastique (barres)

Ce modèle de matériau est disponible pour les matériaux de type « Bois ». Il permet par exemple de représenter les propriétés d'un panneau OSB dans un modèle de barres, prenant en compte les rigidités différentes en fonction de la position de pose. La position du panneau peut être définie dans l'onglet Isotrope | Bois | Linéairement élastique (barres) à l'aide des deux listes.

Orthotrope | Bois | Linéairement élastique (surfaces)

Pour les matériaux de type « Bois », ce modèle de matériau permet de contrôler le module d'élasticité en ce qui concerne l'effet porteur en tant que voile ou dalle, ainsi que le module de cisaillement G_xy : les panneaux OSB par exemple présentent, selon leur position de pose dans le modèle, des rigidités dépendantes de la direction.

Les paramètres de rigidité peuvent être définis dans l'onglet Orthotrope | Bois | Linéairement élastique (surfaces). Pour les matériaux en bois de la bibliothèque, des valeurs standard sont prédéfinies. Pour définir des propriétés de matériau différentes pour chaque direction, activez au préalable dans la section « Options » la case à cocher Matériau personnalisé.

Propriétés de base du matériau

Dans cette section de l'onglet « Base », les valeurs les plus importantes du matériau sont indiquées.

Modules 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 grandeur caractéristique décrivant le comportement élastique d'un matériau linéaire, isotrope et homogène. Dans ce cas, la déformation est basée sur une contrainte de cisaillement.

Coefficient de Poisson

Le coefficient de Poisson ν, également appelé coefficient de dilatation transversale, est nécessaire pour la détermination de 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), on peut donc supposer qu'il ne s'agit pas d'un matériau isotrope.

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 saisissez un Matériau personnalisé avec ses propriétés isotropes, RFEM détermine le coefficient de Poisson à partir des valeurs des modules E et G. Cette prédéfinition peut être modifiée 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. 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 aires de section des barres utilisées ou des surfaces et solides.

La densité 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 variations de température et les variations de longueur (déformation du matériau lors du chauffage, compression lors du refroidissement).

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

Options

Les cases à cocher de cette section de l'onglet « Base » permettent d'influencer les propriétés de matériau. Après l'activation d'une option, de nouveaux onglets sont ajoutés.

Matériau personnalisé

Pour les matériaux de la bibliothèque, les propriétés du matériau sont prédéfinies de manière fixe. Elles ne peuvent donc pas être modifiées directement dans les champs de saisie. Pour adapter les propriétés d'un matériau, activez la case à cocher « Matériau personnalisé ». Les champs de saisie des propriétés de base du matériau dans l'onglet « Base » deviennent ainsi accessibles. De même, vous pouvez modifier dans l'onglet « Propriétés de matériau » les valeurs spécifiques à la vérification (voir l'image Adapter les propriétés du matériau). Dans l'onglet « Modification de rigidité », il est possible de mettre à l'échelle globalement les modules E et G avec un facteur (voir l'image Adapter la rigidité du matériau).

Dépendant de la température

Pour définir un matériau linéairement élastique avec des propriétés contrainte-déformation dépendantes de la température, activez les cases à cocher « Personnalisé » et « Dépendant de la température ». Vous pouvez ensuite définir les propriétés de matériau dépendantes de la température dans l'onglet Dépendant de la température.

Estimation des coûts

Pour la détermination des coûts, les matériaux attribués aux objets individuels sont utilisés. Vous pouvez définir les coûts unitaires et les unités des objets dans l'onglet Estimation des coûts.

Estimation des émissions de CO₂

L'estimation des émissions de CO₂ est également basée sur les matériaux attribués aux objets individuels. Vous pouvez définir les émissions unitaires et les unités dans l'onglet Estimation des émissions de CO₂.

Texture personnalisée

Avec une texture personnalisée, vous pouvez attribuer au matériau une texture de surface. Les objets sont alors représentés de manière très réaliste dans le rendu. Sélectionnez dans l'onglet « Texture personnalisée » une entrée existante ou définissez une nouvelle texture avec le bouton (voir le chapitre Textures).

Propriétés de matériau

Dans l'onglet Propriétés de matériau, toutes les propriétés du matériau jouant un rôle pour l'analyse statique et la vérification dans les modules complémentaires sont indiquées.

Modification de rigidité

L'onglet Modification de rigidité s'affiche lorsque vous avez coché l'option Matériau personnalisé dans l'onglet « Base ». Vous pouvez adapter ici la rigidité du matériau globalement, par exemple pour prendre en compte des facteurs de sécurité ou des propriétés de matériau réduites.

Dans la liste de la section « Type de modification », deux possibilités sont proposées :

• Facteur de division pour les modules E et G
• Facteur de multiplication pour les modules E et G

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

S'il s'agit d'un matériau à propriétés orthotropes, les modules E et G ainsi que les coefficients de Poisson peuvent être ajustés dans l'onglet Orthotrope | Linéairement élastique (voir l'image Matrice de rigidité). Si vous activez dans l'onglet Orthotrope | Linéairement élastique | Matrice de rigidité l'option « Définir les éléments de la 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 s'affiche lorsque vous avez coché dans l'onglet « Base » les options Matériau personnalisé et Dépendant de la température. Vous pouvez décrire ici les valeurs dépendantes de la température du matériau. Les propriétés de matériau dépendantes de la température sont prises en compte pour les objets sollicités thermiquement par la température ou le changement de température. Lors du calcul des charges de température, la température finale de l'étape respective est appliquée.

Sélectionnez dans la liste « Valeur dépendante de la température » une propriété du matériau, par exemple le module d'élasticité. Créez ensuite avec le bouton les lignes de tableau nécessaires afin de pouvoir saisir les températures avec les valeurs correspondantes ligne par ligne. Avec le bouton , les données peuvent également être importées depuis un tableau Excel.

La « température de référence » définit les rigidités pour les objets qui ne présentent pas de charges de température. Avec une valeur de référence de par exemple 300 °C, le module E 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 comme modèle. Ainsi, vous n'avez plus besoin de définir les propriétés de matériau dans d'autres projets.

Enregistrer un matériau

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

La boîte de dialogue « Nouveau matériau personnalisé » apparaît.

Saisissez dans le champ « Nom » la désignation du matériau. Le cas échéant, vous pouvez encore adapter les propriétés du matériau. Avec OK, vous enregistrez ensuite le matériau personnalisé dans la bibliothèque.

Importer un matériau

Pour importer un matériau personnalisé depuis la bibliothèque, cliquez dans la section « Propriétés de base du matériau » sur le bouton .

La boîte de dialogue « Modifier le matériau personnalisé » apparaît. Dans cette bibliothèque avec vos matériaux enregistrés (voir l'image Boîte de dialogue « Nouveau matériau personnalisé »), vous pouvez sélectionner l'entrée appropriée puis l'importer avec OK.

Si vous avez importé un matériau personnalisé et souhaitez modifier globalement les propriétés, vous pouvez adapter les propriétés du matériau dans la bibliothèque via le bouton (dans la section « Propriétés de base du matériau »).

Définir l'emplacement de la bibliothèque

La bibliothèque des matériaux personnalisés est enregistrée par défaut dans le fichier user_library_material.dbm dans le répertoire des configurations utilisateur. Vous pouvez vérifier ce répertoire 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 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 d'enregistrement approprié dans la même boîte de dialogue.

Estimation des coûts

L'onglet Estimation des coûts s'affiche lorsque vous avez coché dans l'onglet « Base » l'option Estimation des coûts.

Cochez pour les objets de structure « Barres », « Surfaces » et « Solides » quelle grandeur du matériau est pertinente pour l'estimation des coûts : poids, volume ou surface, etc.

Saisissez dans la colonne « Coûts unitaires » la valeur que coûte une unité du matériau. Dans la liste de la colonne « Unité », différentes possibilités sont proposées pour les coûts unitaires.

À partir des coûts unitaires et des propriétés des objets de structure attribués au matériau, le programme détermine directement les coûts partiels.

Le « Poids total » à la fin du tableau indique la masse résultant de la sommation de tous les poids de masses partielles activés du matériau. En outre, la part du poids total que représente ce matériau par rapport à la masse de tous les matériaux activés pour l'estimation des coûts est indiquée.

Les « Coûts totaux » indiquent le prix résultant de la sommation de tous les coûts partiels activés du matériau. En outre, la part des coûts que représente ce matériau par rapport au prix total de tous les matériaux activés pour l'estimation des coûts est indiquée.

Les « Coûts globaux » résultent de l'addition des coûts totaux de tous les matériaux activés pour l'estimation des coûts.

Estimation des émissions de CO₂

L'onglet Estimation des émissions de CO₂ s'affiche lorsque vous avez coché dans l'onglet « Base » l'option Estimation des émissions de CO₂.

Cochez pour les objets de structure « Barres », « Surfaces » et « Solides » quelle grandeur du matériau est pertinente pour l'estimation des émissions de CO₂ : poids, volume ou surface, etc.

Saisissez dans la colonne « Émissions unitaires » la valeur de CO₂ causée par une unité du matériau. Dans la liste de la colonne « Unité », différentes unités d'émission d'équivalents CO₂ sont proposées.

À partir des émissions unitaires et des propriétés des objets de structure attribués au matériau, le programme détermine les émissions de CO₂ partielles. Le calcul s'effectue ainsi directement et non, comme dans d'autres modules complémentaires, via une fonction séparée.

L'« émission totale » indique les équivalents CO₂ résultant de la sommation de toutes les émissions partielles activées du matériau. En outre, la part des émissions que représente ce matériau par rapport aux émissions totales de tous les matériaux activés pour l'estimation est indiquée.

L'« émission globale » résulte de l'addition des émissions totales de tous les matériaux activés pour l'estimation des émissions de CO₂.