Materiali

I materiali sono necessari per definire superfici, sezioni e corpi solidi. Le proprietà del materiale influenzano le rigidezze di questi oggetti.

Nome

È possibile assegnare qualsiasi nome al materiale. Se la denominazione corrisponde a un elemento della libreria, RFEM legge i valori del materiale memorizzati. Per selezionare il materiale dalla libreria, fare clic sul pulsante alla fine della riga di inserimento. Il trasferimento dei materiali è descritto nel capitolo Libreria dei materiali.

Per i materiali dalla libreria, i 'Valori di base del materiale' sono preimpostati e non modificabili. Se si desideri utilizzare i valori personalizzati del materiale, selezionare la casella di controllo Materiale personalizzato nella sezione 'Opzioni' (vedi sezione Materiale personalizzato).

Base

La scheda Base gestisce i parametri fondamentali del materiale. Offre anche opzioni di controllo per proprietà speciali che è possibile impostare in schede aggiuntive.

Categorie

In questa sezione si definisce il tipo di materiale e il modello di materiale.

Tipo di materiale

Il tipo di materiale controlla quali parametri e coefficienti sono rilevanti per la progettazione. Questa classificazione determina anche i coefficienti parziali di sicurezza del materiale, che sono presi in considerazione durante la progettazione secondo le diverse norme.

Un materiale dalla libreria ha uno dei seguenti tipi di materiale preimpostati.

Modello di materiale

Sono disponibili i seguenti modelli di materiale nella lista:

Isotropo | Lineare elastico

Le proprietà di rigidezza lineare-elastica del materiale sono indipendenti dalla direzione. Possono essere descritte come segue:

Valgono le seguenti condizioni:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (per superfici e corpi solidi; per aste illimitato verso l'alto)

La matrice di conformità (inversione della matrice di rigidezza) è per superfici:

Ortotropo | Lineare elastico (Superfici)

Con questo modello di materiale, è possibile definire proprietà di rigidezza che si differenziano nelle due direzioni della superficie x e y. Questo permette di rappresentare, ad esempio, le caratteristiche di materiali compositi in fibra di vetro, solai a travetti o direzioni di tensione di solai armati. Gli assi superficiali x e y sono perpendicolari tra loro sul piano della superficie.

Per definire proprietà di materiale diverse per le direzioni x e y, attivare nella sezione 'Opzioni' la casella di controllo Materiale personalizzato. Nella scheda 'Ortotropo - Lineare elastico (Superfici)' è possibile impostare i parametri del materiale.

Per una matrice di rigidezza positivamente definita devono essere soddisfatte le seguenti condizioni:

• E_x > 0; E_y > 0
• G_yz > 0; G_xz > 0; G_xy > 0
• $$\left|{\mathrm{\nu }}_{\mathrm{xy}}\right|<\sqrt{\frac{{\mathrm{E}}_{\mathrm{x}}}{{\mathrm{E}}_{\mathrm{y}}}}$$

  coefficiente di Poisson

Ortotropo | Lineare elastico (Corpi solidi)

Nel modello di materiale tridimensionale ortotropo, le rigidezze elastiche possono essere definite separatamente in tutte le direzioni del corpo solido. Per definire proprietà di materiale diverse per ogni direzione, attivare nella sezione 'Opzioni' la casella di controllo Materiale personalizzato. Nella scheda 'Ortotropo - Lineare elastico (Corpi solidi)' è possibile impostare i parametri del materiale.

Gli elementi della matrice di rigidezza calcolati a partire dagli input sono indicati nella scheda 'Ortotropo - lineare elastico (Corpi solidi) - Matrice di rigidezza'.

Isotropo | Legno | Lineare elastico (Aste)

Questo modello di materiale è disponibile per i materiali di tipo 'Legno'. Consente, ad esempio, di rappresentare le caratteristiche di un pannello OSB in un modello a trave che rileva diverse rigidezze a seconda della posizione di installazione. La posizione del pannello può essere impostata nella scheda 'Isotropo Legno | Lineare elastico (Aste)' attraverso le due liste.

Ortotropo | Legno | Lineare elastico (Superfici)

Per i materiali di tipo 'Legno', con questo modello di materiale è possibile controllare il modulo di elasticità rispetto all'effetto portante come parete o soletta e il modulo di taglio G_xy: i pannelli OSB, ad esempio, presentano rigidezze dipendenti dalla direzione in base alla posizione di installazione nel modello.

I parametri di rigidezza possono essere definiti nella scheda 'Ortotropo Legno | Lineare elastico (Superfici)'. Per i materiali in legno dalla libreria, sono preimpostati valori standard. Per definire proprietà di materiale diverse per ciascuna direzione, attivare preliminarmente nella sezione 'Opzioni' la casella di controllo Materiale personalizzato.

Valori di base del materiale

In questa sezione della scheda 'Base' sono indicati i principali valori del materiale.

Modulo di elasticità

Il modulo di elasticità descrive il rapporto tra la tensione normale e la deformazione.

Modulo di taglio

Il modulo di taglio G, noto anche come modulo di scorrimento, è il secondo parametro per descrivere il comportamento elastico di un materiale lineare, isotropo e omogeneo. La deformazione in questo caso è basata su una tensione di taglio.

Coefficiente di Poisson

Il coefficiente di Poisson ν, noto anche come numero di Poisson, è necessario per determinare la contrazione laterale. Nei materiali isotropi, il coefficiente di Poisson è solitamente compreso tra 0,0 e 0,5. A partire da un valore di 0,5 (ad esempio gomma), è quindi presumibile che non si tratti di un materiale isotropo.

La relazione tra modulo di elasticità, modulo di taglio e coefficiente di Poisson per un materiale isotropo è descritta nell'equazione Coefficiente di Poisson.

Quando si inserisce un Materiale personalizzato con le sue proprietà isotropiche, RFEM determina il coefficiente di Poisson dai valori del modulo di elasticità e del modulo di taglio. Questa impostazione predefinita può essere modificata, se necessario, nell'elenco 'Tipo di definizione'.

Tipo di definizione

Peso specifico / Densità

Il peso specifico γ descrive il peso del materiale per unità di volume. L'indicazione è particolarmente importante per il caso di carico "Peso proprio": il carico automatico del modello è calcolato dal peso specifico e dalle aree delle sezioni degli elementi utilizzati o dalle superfici e dai corpi solidi.

La densità ρ descrive la massa del materiale per unità di volume. Questa indicazione è necessaria per studi dinamici.

Coefficiente di dilatazione termica

Il coefficiente di dilatazione termica α descrive la relazione lineare tra cambiamenti di temperatura e variazioni di lunghezza (deformazione del materiale quando riscaldato, compressione quando raffreddato).

Il coefficiente di dilatazione termica è rilevante per i tipi di carico 'Temperatura' e 'Variazione di temperatura'.

Opzioni

Le caselle di controllo in questa sezione della scheda 'Base' permettono di influenzare le proprietà del materiale. Dopo aver attivato un'opzione, vengono aggiunte nuove schede.

Materiale personalizzato

Per i materiali della libreria, i valori del materiale sono preimpostati. Non possono quindi essere modificati direttamente nei campi di inserimento. Per adattare le proprietà di un materiale, selezionare la casella di controllo 'Materiale personalizzato'. Questo rende accessibili i campi di inserimento dei valori di base del materiale nella scheda 'Base'. Allo stesso modo è possibile modificare nella scheda 'Valori del materiale' i parametri specifici per la progettazione (vedi immagine Adattamento dei parametri del materiale). Nella scheda 'Modifica rigidezza' vi è la possibilità di scalare globalmente il modulo di elasticità e il modulo di taglio con un fattore (vedi immagine Adattamento della rigidezza del materiale).

Dipendente dalla temperatura

Per definire un materiale lineare elastico con proprietà di tensione-deformazione dipendenti dalla temperatura, attivare le caselle di controllo 'Personalizzato' e 'Dipendente dalla temperatura'. È quindi possibile impostare i valori del materiale dipendenti dalla temperatura nella scheda Dipendente dalla temperatura.

Valori del materiale

Nella scheda Valori del materiale sono indicati tutti i parametri del materiale che giocano un ruolo nell'analisi statica e nella progettazione negli Add-On.

Modifica rigidezza

La scheda Modifica rigidezza viene visualizzata quando si seleziona nell scheda 'Base' l'opzione Materiale personalizzato. È possibile qui modificare globalmente la rigidezza del materiale, ad esempio per considerare fattori di sicurezza o proprietà del materiale ridotte.

L'elenco della sezione 'Tipo di modifica' offre due possibilità:

• Fattore di divisione per i moduli E e G
• Fattore di moltiplicazione per i moduli E e G

Immettere nella sezione 'Parametri' il fattore con il quale si desidera modificare la rigidezza del materiale.

Se c'è un materiale con proprietà ortotrope, nella scheda Ortotropo | Lineare elastico è possibile modificare i moduli E e G e i coefficienti di Poisson (vedi immagine Matrice di rigidezza). Se nella scheda Ortotropo | Lineare elastico | Matrice di rigidezza selezioni l'opzione 'Imposta elementi della matrice di rigidezza', puoi anche definire manualmente gli elementi della matrice di rigidezza.

Dipendente dalla temperatura

La scheda Dipendente dalla temperatura viene visualizzata quando nella scheda 'Base' si selezionano le opzioni Materiale personalizzato e Dipendente dalla temperatura. È possibile qui descrivere i parametri dipendenti dalla temperatura del materiale. Le proprietà del materiale dipendenti dalla temperatura vengono prese in considerazione per oggetti sottoposti a carichi termici a causa di temperatura o variazione di temperatura. Nel calcolo dei carichi termici, viene presa in considerazione la temperatura finale del rispettivo passo.

Selezionare nell'elenco 'Parametro dipendente dalla temperatura' un valore del materiale, ad esempio il modulo di elasticità. Creare quindi le righe di tabella necessarie con il tasto per inserire le temperature con i valori corrispondenti riga per riga. I dati possono anche essere importati da un file Excel con il tasto .

La 'Temperatura di riferimento' imposta le rigidezze per oggetti che non presentano carichi termici. Ad esempio, con un valore di riferimento di 300 °C, per tutte le aste e superfici viene utilizzato il modulo di elasticità ridotto di questo punto massimo della curva di temperatura.

Libreria di materiali personalizzata

È possibile memorizzare un materiale personalizzato in una libreria come modello. In questo modo non sarà necessario ridefinire le proprietà del materiale in altri progetti.

Salvare il materiale

Per salvare il materiale corrente come materiale personalizzato, fare clic sulla scheda 'Valori di base del materiale' sul pulsante .

Apparirà la finestra di dialogo 'Nuovo materiale personalizzato'.

Inserire nel campo 'Nome' la denominazione del materiale. Se necessario, è possibile anche modificare i parametri del materiale. Fare clic su OK per salvare quindi il materiale personalizzato nella libreria.

Importare il materiale

Per importare un materiale personalizzato dalla libreria, fare clic in 'Valori di base del materiale' sul pulsante .

Apparirà la finestra di dialogo 'Modifica materiale personalizzato'. In questa libreria con i tuoi materiali salvati (vedi immagine Finestra di dialogo 'Nuovo materiale personalizzato') potrai selezionare la voce appropriata e importarla con OK.

Se è stato importato un materiale personalizzato e si desiderano modificare generali i parametri, invece di modificarli nei vari campi di inserimento, è possibile modificarli nella biblioteca tramite il pulsante (in 'Valori di base del materiale').

Impostare la posizione di salvataggio della libreria

La libreria con i materiali personalizzati è di default nel file user_library_material.dbm nella directory delle configurazioni utente. Questa directory può essere verificata nelle Opzioni programma.

Selezionare nella categoria Database l'opzione Libreria dei materiali utente (1). Mostrare quindi la cartella del file user_library_material.dbm con il pulsante (2). Se desiderate utilizzare una libreria di materiali diversa situata su una rete aziendale, impostate la directory del file e fate clic su 'Salva'. È anche possibile trasferire il file su un altro computer e impostare il percorso di memorizzazione in modo appropriato nello stesso dialogo.