Matériaux

Des matériaux sont nécessaires pour la définition des surfaces, des sections et des corps volumétriques. Les propriétés des matériaux influencent la rigidité de ces objets.

Nom

Vous pouvez attribuer un nom quelconque au 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 le bouton à la fin de la ligne de saisie. L'importation de matériaux est décrite au chapitre Bibliothèque des matériaux.

Pour les matériaux issus de la bibliothèque, les 'Valeurs caractéristiques de base du matériau' sont fixées et non modifiables. Si vous souhaitez utiliser des valeurs caractéristiques personnalisées du matériau, cochez l'option Matériau personnalisé dans la section 'Options' (voir la section Matériau personnalisé).

Base

L'onglet Base gère les paramètres de base du matériau. Il offre également des possibilités de contrôle pour les 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 détermine quels paramètres et coefficients sont pertinents pour le calcul. Cette classification détermine également les coefficients de sécurité partiels du matériau, qui sont pris en compte en fonction des normes lors du calcul.

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

Modèle de matériau

La liste propose les modèles de matériau suivants :

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 corps volumétriques ; pour les barres, sans limite supérieure)

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

Orthotrope | Élastique linéaire (Surfaces)

Pour ce modèle de matériau, il est possible de définir des propriétés de rigidité qui diffèrent dans les deux directions de la surface x et y. Cela permet de modéliser par exemple les propriétés du plastique renforcé de fibres de verre, des planchers nervurés ou les directions d'armature des dalles. 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 dans les directions x et y, activez l'option Matériau personnalisé dans la section 'Options'. Vous pouvez ensuite définir les paramètres du matériau dans l'onglet Orthotrope | Élastique linéaire (Surfaces).

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

• 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 de ν_xy et ν_yx sont attribués comme suit : le premier indice désigne la direction de la contrainte, le second indice la direction de la déformation perpendiculaire.

Orthotrope | Élastique linéaire (Corps volumétriques)

Dans le modèle de matériau orthotrope tridimensionnel, les rigidités élastiques peuvent être définies séparément dans toutes les directions du corps volumétrique. Pour définir des propriétés de matériau différentes dans chaque direction, activez l'option Matériau personnalisé dans la section 'Options'. Vous pouvez ensuite définir les paramètres du matériau dans l'onglet Orthotrope | Élastique linéaire (Corps volumétriques).

Les éléments de matrice de rigidité déterminés d'après les entrées sont indiqués dans l'onglet 'Orthotrope | Élastique linéaire (Corps volumétriques) - Matrice de rigidité'.

Isotrope | Bois | Élastique linéaire (Barres)

Ce modèle de matériau est disponible pour les matériaux de type 'Bois'. Il permet de modéliser, par exemple, les propriétés d'une plaque OSB dans un modèle de barre, prenant en compte les rigidités différentes selon la position de montage. La position de la plaque peut être définie dans l'onglet Isotrope | Bois | Élastique linéaire (Barres) à l'aide des deux listes.

Orthotrope | Bois | Élastique linéaire (Surfaces)

Pour les matériaux de type 'Bois', ce modèle de matériau permet de contrôler le module d'élasticité en fonction de l'effet structural en tant que mur ou plaque ainsi que le module de cisaillement G_xy : les panneaux OSB, par exemple, ont des rigidités dépendantes de la direction selon leur position de montage dans le modèle.

Les paramètres de rigidité peuvent être définis dans l'onglet Orthotrope | Bois | Élastique linéaire (Surfaces). Pour les matériaux en bois issus de la bibliothèque, des valeurs standard sont prédéfinies. Pour définir des propriétés de matériau différentes dans chaque direction, activez d'abord l'option Matériau personnalisé dans la section 'Options'.

Valeurs caractéristiques de base du matériau

Dans cette section de l'onglet 'Base', les principales caractéristiques du matériau sont indiquées.

Module d'élasticité

Le module E décrit la relation 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 repose ici sur une contrainte de cisaillement.

Coefficient de Poisson

Le coefficient de Poisson ν, également appelé rapport de Poisson, est nécessaire pour déterminer la contraction transversale. Pour les matériaux isotropes, le coefficient de Poisson se situe généralement entre 0,0 et 0,5. Un coefficient de 0,5 ou plus (par exemple, pour le caoutchouc) indique l'absence probable d'un matériau isotrope.

La relation entre le module E, le module G et le coefficient de Poisson pour un matériau isotrope est décrite par 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, si nécessaire, modifier cette configuration 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 donnée est particulièrement importante pour le cas de charge "Poids propre" : la charge automatique du modèle est déterminée à partir du poids spécifique et des sections des barres utilisées ainsi que des surfaces et des corps volumétriques.

La densité ρ décrit la masse du matériau par unité de volume. Cette information est nécessaire pour les analyses 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 charges 'Température' et 'Changement de température'.

Options

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

Matériau personnalisé

Pour les matériaux issus de la bibliothèque, les valeurs caractéristiques du matériau sont prédéfinies et ne peuvent être modifiées directement dans les champs de saisie. Pour ajuster les propriétés d'un matériau, activez la case 'Matériau personnalisé'. Cela rend les champs de saisie des valeurs caractéristiques de base du matériau dans l'onglet 'Base' accessibles. Vous pouvez également modifier les valeurs spécifiques au calcul dans l'onglet 'Valeurs des matériaux' (voir image Ajustement des valeurs caractéristiques). Dans l'onglet 'Modification de rigidité', il est possible de mettre à l'échelle globalement les modules E et G avec un facteur (voir image Ajustement de la rigidité du matériau).

Dépendant de la température

Pour définir un matériau élastique linéaire avec des propriétés contrainte-déformation dépendantes de la température, activez les cases 'Personnalisé' et 'Dépendant de la température'. Vous pouvez ensuite définir les valeurs caractéristiques dépendantes de la température dans l'onglet Dépendant de la température.

Estimation des coûts

Pour la détermination 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 émissions unitaires et les unités dans l'onglet Estimation des émissions de CO₂.

Texture personnalisée

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

Valeurs des matériaux

L'onglet Valeurs des matériaux affiche toutes les valeurs caractéristiques qui jouent un rôle dans l'analyse statique et le calcul dans les Add-Ons.

Modification de rigidité

L'onglet Modification de rigidité apparaît lorsque vous cochez l'option Matériau personnalisé dans l'onglet 'Base'. Vous pouvez y ajuster globalement la rigidité du matériau, par exemple pour tenir compte des facteurs de sécurité ou des propriétés de matériau réduites.

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

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

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

Pour un matériau aux propriétés orthotropes, vous pouvez ajuster les modules E et G ainsi que les coefficients de Poisson 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.

Dépendant de la température

L'onglet Dépendant de la température apparaît lorsque vous cochez les options Matériau personnalisé et Dépendant de la température dans l'onglet 'Base'. Vous pouvez y décrire les caractéristiques dépendantes de la température du matériau. Les propriétés du matériau dépendantes de la température sont prises en compte pour les objets soumis à des contraintes thermiques dues à la température ou à l'évolution de la température. Lors du calcul des charges thermiques, la température finale de chaque étape est appliquée.

Sélectionnez dans la liste 'Caractéristique dépendant de la température' une valeur caractéristique du matériau, par exemple le module E. Créez ensuite les lignes de tableau nécessaires avec le bouton pour pouvoir entrer les températures et les valeurs associées à chaque ligne. Le bouton permet également d'importer les données depuis un tableau Excel.

La 'Température de référence' fixe les rigidités pour les objets qui ne subissent pas de charges thermiques. Avec une valeur de référence de 300 °C par exemple, le module E réduit est appliqué à tous les barres et surfaces à partir de ce point de la courbe de température.

Bibliothèque de matériaux personnalisés

Vous pouvez enregistrer un matériau personnalisé dans une bibliothèque pour l'utiliser comme modèle. Ainsi, vous n'avez pas à redéfinir les caractéristiques du matériau pour d'autres projets.

Enregistrer un matériau

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

La boîte de dialogue 'Nouveau matériau personnalisé' s'ouvre.

Saisissez le nom du matériau dans le champ 'Nom'. Vous pouvez éventuellement ajuster la valeur des caractéristiques du matériau. Cliquez sur OK pour enregistrer le matériau personnalisé dans la bibliothèque.

Importer un matériau

Pour importer un matériau personnalisé de la bibliothèque, cliquez sur le bouton dans la section 'Valeurs caractéristiques de base'.

La boîte de dialogue 'Modifier le matériau personnalisé' s'ouvre. Dans cette bibliothèque contenant vos matériaux enregistrés (voir image Boîte de dialogue 'Nouveau matériau personnalisé'), vous pouvez sélectionner l'entrée appropriée et la reprendre avec OK.

Si vous avez importé un matériau personnalisé et souhaitez modifier ses caractéristiques générales, vous pouvez ajuster les valeurs caractéristiques avec le bouton (dans la section 'Valeurs caractéristiques de base') dans la bibliothèque.

Définir l'emplacement de la bibliothèque

La bibliothèque de 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 dans la catégorie Base de données l'entrée Bibliothèque de matériaux personnalisée (1). Affichez ensuite le dossier du fichier user_library_material.dbm via le bouton (2). Si vous souhaitez utiliser une autre bibliothèque 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 de manière appropriée dans la même boîte de 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 structuraux 'Barres', 'Surfaces' et 'Corps volumétriques', dont la caractéristique du matériau est pertinente pour l'estimation des coûts : poids, volume ou surface, etc.

Saisissez dans la colonne 'Coûts unitaires' la valeur qu'une unité du matériau coûte. Dans la liste de la colonne 'Unité', plusieurs options de coûts unitaires sont disponibles.

À partir des coûts unitaires et des propriétés des objets structurels associés au matériau, le programme détermine directement les coûts proportionnels.

Le 'Poids total' en fin de tableau indique la masse qui résulte de la somme de tous les poids partiels du matériau activés. De plus, la part de cette masse que ce matériau représente par rapport à la masse de tous les matériaux activés pour l'estimation des coûts est indiquée.

Le 'Coût total' indique le prix qui résulte de la somme de tous les coûts partiels du matériau activés. De plus, la part de ce coût que ce matériau représente par rapport au prix total de tous les matériaux activés pour l'estimation des coûts est indiquée.

Les 'Coûts totaux' 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 cochez l'option Estimation des émissions de CO₂ dans l'onglet 'Base'.

Cochez les objets structuraux 'Barres', 'Surfaces' et 'Corps volumétriques', dont la caractéristique du matériau est pertinente pour l'estimation des émissions de CO₂ : poids, volume ou surface, etc.

Insérez dans la colonne 'Émission unitaire' la valeur qu'une unité du matériau en CO₂ entraîne. Dans la liste de la colonne 'Unité', plusieurs unités d'émission pour les équivalents CO₂ sont disponibles.

À partir des émissions unitaires et des propriétés des objets structurels associés au matériau, le programme détermine les émissions de CO₂ proportionnelles. Par conséquent, le calcul s'effectue directement et non par une fonction séparée comme dans d'autres Add-Ons.

L' 'Émission totale' indique les équivalents CO₂ résultant de la somme Toutes les émissions partielles du matériau activées. De plus, la part de ces émissions que ce matériau représente par rapport aux émissions globales 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.