Materiali

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

Nome

È possibile definire qualsiasi nome per il materiale. Se la descrizione corrisponde a una voce nella libreria, RFEM importa le proprietà del materiale memorizzate. Per selezionare un materiale nella libreria, fare clic sul pulsante alla fine della linea di input. L'importazione dei materiali è descritta nel capitolo Libreria dei materiali.

Per i materiali della libreria, le 'Proprietà di base del materiale' sono impostate per impostazione predefinita e non possono essere modificate. Se si desidera utilizzare le proprietà del materiale definite dall'utente, selezionare la casella di controllo Materiale definito dall'utente nella sezione di dialogo 'Opzioni' (vedere il paragrafo Materiale definito dall'utente).

Base

La scheda Principale gestisce i parametri di base del materiale.

Tipo di materiale

Il tipo di materiale viene utilizzato per definire la categoria del materiale. Controlla i parametri e i fattori rilevanti per la verifica. Il tipo di materiale definisce anche i coefficienti parziali di sicurezza del materiale, che sono presi in considerazione per la verifica a seconda della norma.

Per un materiale preso dalla libreria, è preimpostato uno dei seguenti tipi di materiale.

Modello del materiale

I seguenti modelli di materiale sono disponibili per la selezione nell'elenco:

Isotropo elastico lineare

Le proprietà di rigidezza elastica lineare del materiale non dipendono dalle direzioni. Possono essere descritti come segue:

Si applicano le seguenti condizioni:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0.5 (per superfici e solidi; nessun limite superiore per aste)

La matrice di elasticità (inversa della matrice di rigidezza) per le superfici è la seguente:

Elastico lineare ortotropo (Superfici)

Per questo tipo di modello di materiale è possibile definire proprietà di rigidezza che appaiono in modo diverso in entrambe le direzioni della superficie x e y. Ciò consente di rappresentare le proprietà, ad esempio, di plastica rinforzata con fibra di vetro, solai nervati o le direzioni delle tensioni di soffitti armati. Gli assi della superficie x e y sono perpendicolari tra loro nel piano della superficie.

Per definire diverse proprietà del materiale per le direzioni x e y, attivare la casella di controllo Materiale definito dall'utente nella sezione di dialogo 'Opzioni'. Quindi, nella scheda 'Ortotropo - Elastico lineare (superfici)', è possibile definire i parametri del materiale.

Le seguenti condizioni devono essere soddisfatte per una matrice di rigidezza definita positivamente:

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

  coefficiente di Poisson

Elastico lineare ortotropo (solidi)

In un modello di materiale ortotropo tridimensionale, è possibile definire le rigidezze elastiche separatamente in tutte le direzioni del solido. Per definire diverse proprietà del materiale per ogni direzione, attivare la casella di controllo Materiale definito dall'utente nella sezione di dialogo 'Opzioni'. Quindi, nella scheda 'Ortotropo - Elastico lineare (solidi)', è possibile definire i parametri del materiale.

Gli elementi della matrice di rigidezza determinati dai dati inseriti sono specificati nella scheda 'Ortotropo - Elastico lineare (solidi) - Matrice di rigidezza'.

Legno isotropo elastico lineare (aste)

Questo modello di materiale può essere selezionato per i materiali del tipo 'Legno'. Consente di rappresentare, ad esempio, le proprietà di un pannello a trefoli orientati (OSB) in un modello di asta, comprese le diverse rigidezze a seconda della posizione di installazione. È possibile definire la posizione della tavola nel 'legno isotropo | Scheda elastica lineare (aste)' utilizzando i due elenchi.

Legno ortotropo elastico lineare (superfici)

Questo modello di materiale può essere utilizzato per materiali di tipo 'Timber' per controllare il modulo di elasticità per quanto riguarda la capacità portante come una parete o un pannello, nonché il modulo di taglio G_xy : Ad esempio, i pannelli a trefoli orientati hanno rigidezze direzionali a seconda della posizione di installazione nel modello.

I parametri di rigidezza possono essere definiti nel 'legno ortotropo | Scheda Elastico lineare (Superfici)'. I valori predefiniti sono preimpostati per i materiali in legno dalla libreria. Per definire diverse proprietà del materiale per ogni direzione, attivare prima la casella di controllo Materiale definito dall'utente nella sezione di dialogo 'Opzioni' (vedere il paragrafo Materiale definito dall'utente).

Modulo elastico

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

modulo di taglio

Il modulo di taglio G è il secondo parametro utilizzato per descrivere il comportamento elastico di un materiale lineare, isotropo e omogeneo. In questo caso, la deformazione si basa sulla tensione tangenziale.

deformazione trasversale

Il rapporto di Poisson's ν è necessario per determinare la deformazione trasversale. In generale, il coefficiente di Poisson di materiali isotropici ha valori compresi tra 0,0 e 0,5. Pertanto, per un valore superiore a 0,5 (per esempio per la gomma) si assume che il materiale non è isotropo.

La relazione tra il modulo di elasticità, il modulo di taglio e il rapporto di Poisson's per un materiale isotropo è descritta nell'equazione Rapporto di Poisson's.

Quando si inserisce un Materiale definito dall'utente con le sue proprietà isotrope, RFEM determina il coefficiente di Poisson's in base ai valori del modulo di elasticità e del modulo di taglio. Se necessario, è possibile modificare questa preimpostazione nell'elenco 'Tipo di definizione'.

Tipo di definizione per le proprietà del materiale

Peso specifico / densità di massa

Il peso specifico γ descrive il peso del materiale per unità di volume. La specifica è particolarmente importante per il tipo di carico 'Peso proprio'. Il peso proprio automatico del modello è determinato dal peso specifico e dalle aree della sezione trasversale delle aste o delle superfici e dei solidi utilizzati.

La densità ρ descrive la massa del materiale per unità di volume. Questa informazione è necessaria per l'analisi dinamica.

Coefficiente di dilatazione termica

Il coefficiente di dilatazione termica α descrive la correlazione lineare tra le variazioni di temperatura e la lunghezza (allungamento del materiale dovuto al riscaldamento, accorciamento dovuto al raffreddamento).

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

Materiale definito dall'utente

Le proprietà del materiale per i materiali dalla libreria sono preimpostate. Pertanto, non possono essere modificati direttamente nei campi di input.

Per modificare le proprietà di un materiale, selezionare la casella di controllo Materiale definito dall'utente nella sezione di dialogo 'Opzioni'. Quindi, i campi di input nella sezione di dialogo 'Proprietà di base del materiale' della scheda 'Principale' diventano accessibili. Utilizzare la scheda 'Valori del materiale' anche per modificare le proprietà specifiche del progetto.

Quando viene impostato un materiale con proprietà ortotrope, la scheda 'Ortotropo' può essere utilizzata per regolare il modulo di elasticità e il modulo di taglio, nonché i rapporti di Poisson's (vedi immagine Matrice di rigidezza per materiale elastico lineare ortotropo). Se si attiva l'opzione 'Imposta elementi della matrice di rigidezza', è anche possibile definire manualmente gli elementi della matrice di rigidezza.

Variazione di rigidezza

Nel caso di un materiale definito dall'utente, è possibile regolare la rigidezza, ad esempio, per considerare i fattori di sicurezza o le proprietà del materiale ridotte. Sono disponibili due opzioni per la selezione nell'elenco 'Tipo di modifica':

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

Nella sezione di dialogo 'Parametri', inserire il coefficiente di cui deve essere regolata la rigidezza del materiale.

Dipendente dalla temperatura

Per definire un materiale elastico lineare con proprietà tensioni-deformazioni dipendenti dalla temperatura, selezionare le caselle di controllo Definito dall'utente e Dipendente dalla temperatura nella sezione di dialogo 'Opzioni'. Quindi, è possibile definire le proprietà del materiale dipendenti dalla temperatura nella scheda 'Dipendente dalla temperatura'. Queste proprietà del materiale sono prese in considerazione per gli oggetti che sono sollecitati termicamente dalla temperatura o dal cambiamento di temperatura.

Nell'elenco 'Proprietà dipendente dalla temperatura', selezionare una proprietà del materiale; ad esempio, il modulo di elasticità. Quindi, utilizzare il pulsante per creare le righe della tabella richieste in modo da poter inserire le temperature con i valori corrispondenti riga per riga. È anche possibile utilizzare il pulsante per importare i dati da un foglio di calcolo Excel.

La 'Temperatura di riferimento' definisce le rigidezze per gli oggetti che non hanno carichi di temperatura. Quando si imposta un valore di riferimento, ad esempio, di 300 °C, il modulo di elasticità ridotto di quel punto della curva di temperatura viene applicato per tutte le aste e le superfici.