Matériaux

Les matériaux sont nécessaires pour la définition des surfaces, sections et corps de volume. Les propriétés des matériaux influencent les rigidités de ces objets.

Nom

Vous pouvez définir un nom quelconque pour le matériau. Si la désignation correspond à une entrée de la bibliothèque, RFEM lit les valeurs matérielles enregistrées. Pour sélectionner le matériau dans la bibliothèque, cliquez sur le bouton à la fin de la ligne de saisie. La procédure pour prendre en compte les matériaux est décrite dans le chapitre Bibliothèque de matériaux.

Pour les matériaux de la bibliothèque, les 'Données Matérielles Fondamentales' sont prédéfinies et non modifiables. Si vous souhaitez utiliser des valeurs personnalisées du matériau, cochez la case 'Matériau Personnalisé' dans la section 'Options' (voir la section Matériau Personnalisé).

Base

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

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

Modèle de matériau

La liste suivante de modèles de matériaux est disponible :

Isotrope | Élastique linéaire

Les propriétés de rigidité élastiques linéaires 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 les volumes; pour les barres sans limite supérieure)

La matrice de compliance (inversion de la matrice de rigidité) pour les surfaces est :

Orthotrope | Élastique linéaire (Surfaces)

Avec ce modèle de matériau, vous pouvez définir des propriétés de rigidité qui diffèrent dans les directions x et y de la surface. Ainsi, vous pouvez modéliser les propriétés de plastiques renforcés de fibres de verre, de dalles à nervures, ou les directions des armatures des dalles. Les axes x et y de la surface sont orthogonaux dans le plan de la surface.

Pour définir des propriétés matérielles différentes pour les directions x et y, activez la case à cocher 'Matériau Personnalisé' dans la section 'Options'. Dans l'onglet Orthotrope | Élastique Linéaire (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

Les coefficients de Poisson peuvent être définis pour les deux directions orthotropiques. Les indices pour ν_xy et ν_yx sont attribués comme suit : le premier indice se réfère à la déformation dans la direction de la tension, le deuxième indice à la déformation négative perpendiculaire à la direction de la tension.

Orthotrope | Élastique linéaire (Volumes)

Dans le modèle de matériau orthotrope tridimensionnel, les rigidités élastiques peuvent être définies séparément dans toutes les directions du volume. Pour définir des propriétés matérielles différentes pour chaque direction, activez la case à cocher Matériau Personnalisé dans la section 'Options'. Dans l'onglet Orthotrope | Élastique Linéaire (Volumes), vous pouvez alors définir les paramètres du matériau.

Les éléments de la matrice de rigidité déterminés à partir des saisies sont indiqués dans l'onglet 'Orthotrope | Élastique Linéaire (Volumes) - Matrice de Rigidité'.

Isotrope | Bois | Élastique linéaire (Barres)

Ce modèle de matériau est disponible pour les matériaux de type 'Bois'. Il permet de modéliser les propriétés d'une plaque OSB dans un modèle de barre qui saisit les différentes rigidités en fonction de leur position. Vous pouvez définir la position de la plaque dans l'onglet Isotrope | Bois | Élastique Linéaire (Barres) via les deux listes.

Orthotrope | Bois | Élastique linéaire (Surfaces)

Pour les matériaux de type 'Bois', ce modèle de matériau permet de contrôler le module d'élasticité par rapport à l'effet porteur en tant que mur ou plaque, ainsi que le module de cisaillement G_xy : par exemple, les plaques OSB présentent des rigidités dépendant de la direction en fonction de leur position dans le modèle.

Les paramètres de rigidité peuvent être définis dans l'onglet Orthotrope | Bois | Élastique Linéaire (Surfaces). Pour les matériaux en bois de la bibliothèque, des valeurs standard sont prédéfinies. Pour définir des propriétés matérielles différentes pour chaque direction, activez d'abord la case à cocher Matériau Personnalisé dans la section 'Options'.

Données Matérielles Fondamentales

Cette section de l'onglet 'Base' comprend les principales caractéristiques du matériau.

Module d'élasticité

Le module d'élasticité (E) 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 alors basée 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 se situe généralement entre 0,0 et 0,5. À partir d'une valeur de 0,5 (par exemple, le caoutchouc), il est supposé 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 entrez un Matériau Personnalisé avec ses propriétés isotropes, RFEM détermine le coefficient de Poisson à partir des valeurs des modules E et G. Vous pouvez modifier ce paramètre par défaut dans la liste 'Type de Définitions' si nécessaire.

Type de Définition

Poids spécifique / Densité

Le poids spécifique (γ) décrit le poids du matériau par unité de volume. Cette donnée 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 transversales des barres utilisées ou des surfaces et volumes.

La densité (ρ) décrit la masse du matériau par unité de volume. Cette donnée 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 de longueur (élongation du matériau lors du chauffage, contraction lors du refroidissement).

Le coefficient de dilatation thermique est pertinent pour les types de charges 'Température' et 'Variation de Température'.

Options

Les cases à cocher de cette section de l'onglet 'Base' permettent de modifier les propriétés des matériaux. Après avoir activé une option, de nouveaux onglets sont ajoutés.

Matériau Personnalisé

Pour les matériaux de la bibliothèque, les caractéristiques matérielles sont prédéfinies. Elles ne peuvent donc pas être modifiées directement dans les champs de saisie. Pour ajuster les propriétés d'un matériau, activez la case à cocher 'Matériau Personnalisé'. Cela rend accessible les champs de saisie des données fondamentales du matériau dans l'onglet 'Base'. De même, vous pouvez modifier les caractéristiques spécifiques au dimensionnement dans l'onglet 'Valeurs Matérielles' (voir image Ajuster les caractéristiques matérielles). Dans l'onglet 'Modification de la Rigidité', il est possible de mettre à l'échelle globalement le module E et G avec un facteur (voir image Ajuster la rigidité matérielle).

Dépendant de la Température

Pour définir un matériau élastique linéaire avec des propriétés contrainte-déformation dépendantes de la température, activez les cases à cocher 'Personnalisé' et 'Dépendant de la Température'. Vous pouvez alors définir les caractéristiques matérielles dépendantes de la température dans l'onglet Température Dépendante.

Estimation des Coûts

Pour le calcul des coûts, les matériaux assignés aux différents objets 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 assignés aux différents objets. Vous pouvez définir les coûts unitaires et les unités dans l'onglet Estimation des émissions de CO₂.

Texture Personnalisée

Avec une texture personnalisée, vous pouvez assigner une structure de surface au matériau. Les objets sont alors présentés de manière très réaliste dans le rendu. Choisissez une entrée existante dans l'onglet 'Texture Personnalisée' ou définissez une nouvelle texture avec le bouton (voir chapitre Textures).

Valeurs Matérielles

L'onglet Valeurs Matérielles comprend toutes les caractéristiques matérielles pertinentes pour l'analyse statique et le dimensionnement dans les extensions.

Modification de la Rigidité

L'onglet Modification de la Rigidité s'affiche lorsque vous cochez l'option Matériau Personnalisé dans l'onglet 'Base'. Vous pouvez ici ajuster globalement la rigidité du matériau, par exemple pour tenir compte des facteurs de sécurité ou des propriétés matérielles réduites.

Dans la liste 'Type de Modification', deux options sont disponibles :

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

Indiquez le facteur dans la section 'Paramètres' avec lequel vous souhaitez ajuster la rigidité matérielle.

Si un matériau a des propriétés orthotropiques, les modules E et G ainsi que les coefficients de Poisson peuvent être ajustés dans l'onglet Orthotrope | Élastique Linéaire (voir image Matrice de Rigidité). Si vous activez l'option 'Définir les éléments de la matrice de rigidité' dans l'onglet Orthotrope | Élastique Linéaire | Matrice de Rigidité, vous pouvez également définir manuellement les éléments de la matrice de rigidité.

Température Dépendante

L'onglet Température Dépendante s'affiche lorsque vous cochez les options Matériau Personnalisé et Température Dépendante dans l'onglet 'Base'. Vous pouvez y décrire les caractéristiques dépendantes de la température du matériau. Les propriétés matérielles dépendantes de la température sont prises en compte pour les objets soumis à des charges thermiques ou de variation de température. Pour le calcul des charges de température, la température finale de chaque étape est appliquée.

Choisissez une caractéristique matérielle dans la liste 'Caractéristique dépendante de la température', par exemple le module E. Créez ensuite les lignes de tableau nécessaires avec le bouton pour entrer les températures avec les valeurs correspondantes ligne par ligne. Avec le bouton , vous pouvez également importer les données depuis un tableau Excel.

La 'Température de Référence' définit les rigidités pour les objets sans charges de température. Avec une valeur de référence de, par exemple, 300 °C, le module E réduit à cette température de la courbe de température est utilisé pour toutes les barres et surfaces.

Bibliothèque de Matériaux Personnalisée

Vous pouvez enregistrer un matériau personnalisé dans une bibliothèque pour l'utiliser comme modèle. Ainsi, vous n'avez pas besoin de redéfinir les propriétés matérielles dans d'autres projets.

Enregistrer le Matériau

Pour enregistrer le matériau actuel en tant que matériau personnalisé, cliquez sur le bouton après avoir défini les caractéristiques matérielles dans la section 'Données Matérielles Fondamentales'.

La boîte de dialogue 'Nouveau Matériau Personnalisé' apparaît.

Entrez le nom du matériau dans le champ 'Nom'. Vous pouvez éventuellement ajuster les caractéristiques matérielles. Avec OK, vous enregistrez ensuite le matériau personnalisé dans la bibliothèque.

Lire le Matériau

Pour lire un matériau personnalisé depuis la bibliothèque, cliquez sur le bouton dans la section 'Données Matérielles Fondamentales'.

La boîte de dialogue 'Modifier le Matériel Personnalisé' apparaît. Dans cette bibliothèque avec vos matériaux enregistrés (voir image Dialogue 'Nouveau Matériau Personnalisé'), vous pouvez sélectionner l'entrée appropriée et l'adopter avec OK.

Si vous avez lu un matériau personnalisé et souhaitez modifier les caractéristiques de manière générale, vous pouvez ajuster les caractéristiques matérielles via le bouton (dans la section 'Données Matérielles Fondamentales') dans la bibliothèque.

Définir l'Emplacement de la Bibliothèque

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

Sélectionnez l'entrée Bibliothèque de Matériaux Personnalisée (1) dans la catégorie Base de Données. Affichez ensuite le dossier du fichier user_library_material.dbm avec 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 ajuster le chemin d'enregistrement approprié dans le même dialogue.

Estimation des Coûts

L'onglet Estimation des Coûts s'affiche lorsque vous cochez l'option Estimation des Coûts dans l'onglet 'Base'.

Cochez les objets de structure 'Barres', 'Surfaces' et 'Volumes' pour lesquels les caractéristiques matérielles sont respectivement pertinentes pour l'estimation des coûts : poids, volume ou surface, etc.

Entrez dans la colonne 'Coût Unitaire' la valeur qu'une unité de matériau coûte. Dans la liste de la colonne 'Unité', différentes possibilités pour les coûts unitaires sont disponibles.

Les coûts proportionnels sont déterminés directement à partir des coûts unitaires et des propriétés des objets de structure associés au matériau.

Le 'Poids Somme' à la fin du tableau montre la masse qui résulte de l'addition de tous les sous-poids activés du matériau. En outre, la part de ce poids somme est indiquée par rapport à la masse de tous les matériaux activés pour l'estimation des coûts.

Les 'Coûts Somme' affichent le prix résultant de l'addition de tous les sous-coûts activés du matériau. En outre, la part des coûts est indiquée par rapport au coût total de tous les matériaux activés pour l'estimation des coûts.

Les 'Coûts Totaux' résultent de l'addition des coûts somme 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 cochez l'option Estimation des Émissions de CO₂ dans l'onglet 'Base'.

Cochez les objets de structure 'Barres', 'Surfaces' et 'Volumes' pour lesquels les caractéristiques matérielles sont pertinentes pour l'estimation des émissions de CO₂ : poids, volume ou surface, etc.

Entrez dans la colonne 'Émission Unitaire' la valeur qu'une unité de matériau cause en CO₂. Dans la liste de la colonne 'Unité', différentes unités d'émission pour les équivalents CO₂ sont disponibles.

Les émissions proportionnelles de CO₂ sont déterminées par le programme directement à partir des émissions unitaires et des propriétés des objets de structure associés au matériau. Le calcul est donc direct et non comme dans d'autres extensions via une fonction séparée.

Les 'Émissions Somme' affichent les équivalents CO₂ découlant de l'addition de toutes les sous-émissions activées du matériau. En outre, la part des émissions est indiquée par rapport aux émissions totales de tous les matériaux activés pour l'estimation.

Les 'Émissions Totales' résultent de l'addition des émissions somme de tous les matériaux activés pour l'estimation des émissions de CO₂.