Matériaux

Les matériaux sont requis pour définir les surfaces, les sections et les solides. Les propriétés du matériau influencent les rigidités de ces objets.

Boîte de dialogue « Nouveau matériau »

Nom

Vous pouvez nommer le matériau comme vous le souhaitez. Si la description correspond à une entrée dans la bibliothèque, RFEM importe les propriétés de matériau enregistrées. Pour sélectionner un matériau dans la bibliothèque, cliquez sur à la fin de la ligne d'entrée. L'importation des matériaux est décrite dans le chapitre Bibliothèque de matériaux.

Pour les matériaux répertoriés dans la base de données, les « Propriétés de base du matériau » sont définies par défaut et non-modifiables. Si vous souhaitez utiliser les propriétés personnalisées du matériau, cochez la case Matériau personnalisé dans les « Options » (voir la section Matériau personnalisé).

Général

L'onglet Général gère les paramètres de base du matériau.

Type de matériau

Le type de matériau est utilisé pour définir la catégorie de matériau. Il contrôle les paramètres et les facteurs appropriés pour la vérification. Il définit également les facteurs partiels de sécurité du matériau, qui sont pris en compte pour la vérification en fonction de la norme.

Pour un matériau issu de la bibliothèque, l'un des types de matériau suivants est paramétré par défaut.

Types de matériau

Modèle de matériau

Les modèles de matériau suivants sont disponibles dans la liste :

Sélection du modèle de matériau

Isotrope linéaire élastique

Les propriétés de rigidité élastique linéaires du matériau ne dépendent pas des directions. Elles peuvent être décrites comme suivit :

Les conditions suivantes sont appliquées :

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0.5 (pour les surfaces et les solides, pas de limite supérieure pour les barres)

La matrice d'élasticité (inverse de la matrice de rigidité) pour les surfaces est la suivante :

Orthotrope linéaire élastique (surfaces)

Pour ce modèle de matériau, vous pouvez définir des propriétés de rigidité affichées différemment dans les deux directions de surface x et y. Cela vous permet ainsi de représenter les propriétés du plastique renforcé de fibre de verre, des planchers nervurés ou des directions de contraintes de dalles en béton armé, par exemple. 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 ». Puis, dans l'onglet « Orthotrope - Linéaire élastique (surfaces) », vous pouvez définir les paramètres du matériau.

Matrice de rigidité pour un matériau linéaire élastique orthotrope (surfaces)

Les conditions suivantes doivent être définies pour une matrice de rigidité définie positive :

• 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 un modèle de matériau orthotrope en trois dimensions, vous avez la possibilité de définir les rigidités élastiques séparément dans toutes les directions du solide. Afin de définir différentes propriétés de matériau pour chaque direction, cochez la case Matériau personnalisé dans les « Options ». Vous pouvez ensuite définir les paramètres du matériau dans l'onglet « Orthotrope - Linéaire élastique (solides) ».

Matrice de rigidité pour un matériau linéaire élastique orthotrope (solide)

Les éléments de la matrice de rigidité déterminés à partir des données entrées sont spécifiés dans l'onglet « Orthotrope - Linéaire élastique (solides) - Matrice de rigidité ».

Bois linéaire élastique isotrope (barres)

Ce modèle de matériau est disponible pour les matériaux de type « Bois ». Cela vous permet, par exemple, de représenter les propriétés d'un panneau OSB dans un modèle de barre qui enregistre les différentes rigidités en fonction de la position d'installation. Vous pouvez trouver la position du panneau dans l'onglet « Isotrope | Bois | Linéaire élastique (barres) » à l'aide des deux listes.

Paramètres d'un matériau bois élastique linéaire isotrope pour les barres

Bois linéaire élastique orthotrope (surfaces)

Pour les matériaux de type « Bois », ce modèle de matériau permet de contrôler le module d'élasticité par rapport à la capacité portante en tant que voile ou panneau ainsi que le module de cisaillement G_xy : Par exemple, les panneaux OSB présentent des rigidités directionnelles en fonction de leur disposition dans le modèle.

Les paramètres de rigidité peuvent être définis dans l'onglet « Orthotrope | Bois | Linéaire élastique (surfaces) ». Les valeurs par défaut sont prédéfinies pour les matériaux bois de la bibliothèque. Afin de définir des propriétés de matériau différentes pour chaque direction, cochez la case Matériau personnalisé dans les « Options » (voir la section Matériau personnalisé).

Paramètres d'un matériau bois élastique linéaire orthotrope pour les surfaces

Module d'élasticité

Le module d'élasticité E décrit le rapport entre la contrainte normale et la déformation axiale.

Module de cisaillement

Le module de cisaillement G est le deuxième paramètre utilisé pour décrire le comportement élastique d'un matériau homogène, isotrope et linéaire. Dans ce cas, la déformation est basée sur la contrainte de cisaillement.

coefficient de Poisson

Le coefficient de Poisson v est requis pour déterminer la contraction transversale. En règle général, le coefficient de Poisson pour les matériaux isotropes est compris entre 0,0 et 0,5. Par conséquent, pour une valeur de 0,5 ou plus (le caoutchouc, par exemple), on suppose que le matériau n'est pas 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 du module d'élasticité et du module de cisaillement. Si nécessaire, vous pouvez modifier ce paramètre par défaut dans la liste « Type de définition ».

Type de définition des propriétés de matériau

Poids spécifique / Masse volumique

Le poids spécifique γ décrit le poids du matériau par unité de volume. Cette spécification est particulièrement importante pour le type de charge « Poids propre ». Le poids propre automatique du modèle est déterminé par le poids spécifique et les aires de section des barres, surfaces ou solides utilisés.

La masse volumique ρ décrit la masse du matériau par unité de volume. Ces informations sont nécessaires pour les analyses dynamiques.

Coeffi. de dilatation thermique

Le coefficient de dilatation thermique α décrit la corrélation linéaire entre les changements de température et de longueur (déformation du matériau due à l'échauffement ou au raccourcissement dû au refroidissement).

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

Matériau personnalisé

Les propriétés de matériau des matériaux de la bibliothèque sont prédéfinies. Par conséquent, ils ne peuvent pas être modifiés directement dans les zones de texte.

Pour ajuster les propriétés d'un matériau, cochez la case « Matériau personnalisé » dans les « Options ». Les champs de saisie de la section « Propriétés de base du matériau » de l'onglet « Général » deviennent alors accessibles. Modifiez les propriétés spécifiques au calcul dans l'onglet « Propriétés de matériau ».

Ajustement des propriétés de matériau

Lorsqu'un matériau avec des propriétés orthotropes est défini, l'onglet « Orthotrope » peut être utilisé pour ajuster le module d'élasticité, le module de cisaillement ainsi que les coefficients de Poisson (voir l'image Matrice de rigidité pour un matériau linéaire élastique orthotrope). Si vous activez l'option « Définir les éléments de la matrice de rigidité », vous avez également la possibilité de définir les éléments de la matrice de rigidité manuellement.

Définition des éléments de la matrice de rigidité

Modification de rigidité

Dans le cas d'un matériau personnalisé, vous pouvez ajuster la rigidité, par exemple, pour considérer des coefficients de sécurité ou des propriétés de matériau réduites. Deux options sont disponibles dans la liste « Type de modification » :

• Facteur de division des modules d'élasticité et de cisaillement
• Facteur multiplicateur pour les modules d'élasticité et de cisaillement

Ajustement de la rigidité du matériau

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

Dépendant de la température

Pour définir un matériau linéaire élastique avec des propriétés de contrainte-déformation dépendantes de la température, cochez les cases Matériau personnalisé et Dépendant de la température dans les cases des « Options ». Vous pouvez ensuite définir les propriétés du matériau dépendantes de la température dans l'onglet « Dépendant de la température ». Ces propriétés de matériau sont considérées pour les objets soumis à des contraintes de températures ou à des variations de température.

Définition des propriétés de matériau dépendantes de la température

Dans la liste « Propriété de dépendance à la température », sélectionnez une propriété de matériau, par exemple le module d'élasticité. Puis, utilisez le bouton pour créer celui-ci les lignes de tableau requises pour pouvoir entrer les températures avec les valeurs correspondantes ligne par ligne. Le bouton vous pouvez également importer les données à partir d'une feuille de calcul Excel.

La « Température de référence » détermine les rigidités pour les objets qui n'ont pas de charge de température. Par exemple, si une valeur de référence de 300 °C est définie, le module d'élasticité réduit de ce point de la courbe de température est appliqué pour toutes les barres et surfaces.