Materiali

I materiali sono necessari per la definizione di superfici, sezioni trasversali e corpi volumetrici. Le proprietà dei materiali influenzano le rigidità di questi oggetti.

Nome

Puoi assegnare un nome qualsiasi al materiale. Se la designazione corrisponde a una voce della libreria, RFEM importerà i valori del materiale memorizzati. Per selezionare il materiale nella libreria, fai clic sul pulsante alla fine della riga di input. L'adozione dei materiali è descritta nel capitolo Materialbibliothek.

Per i materiali dalla libreria, i 'Valori fondamentali del materiale' sono impostati e non modificabili. Se desideri utilizzare valori personalizzati del materiale, seleziona l'opzione '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 puoi specificare in schede aggiuntive.

Categorie

In questa sezione definisci il tipo di materiale e il modello di comportamento del materiale.

Tipo di materiale

Il tipo di materiale controlla quali parametri e coefficienti sono rilevanti per la verifica. Questa classificazione definisce anche i coefficienti parziali di sicurezza del materiale che vengono presi in considerazione durante la verifica in base alla normativa.

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

Modello di materiale

Sono disponibili i seguenti modelli di comportamento del materiale nell'elenco:

Isotropo | Lineare elastico

Le proprietà di rigidità linearmente elastiche del materiale sono indipendenti dalla direzione. Possono essere descritte come segue:

Soddisfano le seguenti condizioni:

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

La matrice di cedevolezza (inversione della matrice di rigidità) è per le superfici:

Ortotropo | Lineare elastico (Superfici)

In questo modello di materiale possono essere definiti proprietà di rigidità che differiscono nelle due direzioni delle superfici x e y. Permette, ad esempio, di rappresentare le proprietà del materiale composito rinforzato con fibra di vetro, o sistemi di solette nervate e le direzioni di tensionamento di pavimenti armati. Gli assi delle superfici x e y sono ortogonali l'uno rispetto all'altro nel piano della superficie.

Per definire proprietà del materiale diverse nelle direzioni x e y, attiva l'opzione 'Materiale personalizzato' nella sezione 'Opzioni'. Nella scheda 'Ortotropo - Lineare elastico (Superfici)' puoi quindi specificare i parametri del materiale.

Per una matrice di rigidità definita positiva 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 (Volumi)

Nel modello di materiale ortotropo tridimensionale possono essere definite separatamente le rigidità elastiche in tutte le direzioni del corpo volumetrico. Per definire proprietà del materiale diverse in ciascuna direzione, attiva l'opzione 'Materiale personalizzato' nella sezione 'Opzioni'. Nella scheda 'Ortotropo - Lineare elastico (Volumi)' puoi quindi specificare i parametri del materiale.

Gli elementi della matrice di rigidità calcolati dai parametri inseriti sono indicati nella scheda 'Ortotropo - lineare elastico (Volumi) - Matrice di rigidità'.

Isotropo | Legno | Lineare elastico (Travi)

Questo modello di materiale è disponibile per i materiali di tipo 'Legno'. Permette, ad esempio, di modellare le proprietà di un pannello OSB in un modello a travi, che prende in considerazione le diverse rigidità a seconda della posizione di installazione. Puoi impostare la posizione del pannello nella scheda 'Isotropo Legno | Lineare elastico (Travi)' tramite due elenchi.

Ortotropo | Legno | Lineare elastico (Superfici)

Per i materiali di tipo 'Legno', questo modello di materiale consente di controllare il modulo di elasticità E in funzione della funzione portante come parete o lastra, nonché il modulo di taglio G_xy: ad esempio, i pannelli OSB presentano rigidità direzionali a seconda della posizione di installazione nel modello.

I parametri di rigidità possono essere definiti nella scheda 'Ortotropo Legno | Lineare elastico (Superfici)'. Nei materiali di legno dalla libreria sono preimpostati valori standard. Per definire proprietà del materiale diverse in ogni direzione, attiva prima l'opzione 'Materiale personalizzato' nella sezione 'Opzioni'.

Valori fondamentali del materiale

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

Modulo di elasticità

Il modulo E 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 si basa 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 trasversale. Nei materiali isotropi, la coefficiente di Poisson si trova solitamente tra 0,0 e 0,5. Per valori superiori a 0,5 (ad esempio gomma) si assume pertanto che non si tratti di un materiale isotropo.

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

Se inserisci un Materiale personalizzato con le sue proprietà isotrope, RFEM calcola il coefficiente di Poisson dai valori del modulo E e del modulo G. Puoi modificare questa impostazione predefinita nella lista 'Tipo di definizione' se necessario.

Tipo di definizione

Peso specifico / Densità

Il peso specifico γ descrive il peso del materiale per unità di volume. Questa indicazione è particolarmente rilevante per il caso di carico "Peso proprio": il carico automatico del modello è determinato dal peso specifico e dalle aree trasversali delle aste utilizzate, ossia superfici e volumi.

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

Coefficiente di dilatazione termica

Il coefficiente di dilatazione termica α descrive la relazione lineare tra variazione di temperatura e cambiamento di lunghezza (dilatazione del materiale con riscaldamento, contrazione con raffreddamento).

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' consentono di influenzare le proprietà del materiale. Dopo aver attivato un'opzione, vengono aggiunte nuove schede.

Materiale personalizzato

Per i materiali dalla libreria, le proprietà del materiale sono impostate e non modificabili direttamente nei campi di input. Per modificare le proprietà di un materiale, attiva l'opzione 'Materiale personalizzato'. In questo modo i campi di input per i valori fondamentali del materiale nella scheda 'Base' diventano accessibili. Allo stesso modo, nella scheda 'Valori del materiale', puoi modificare i parametri specifici per il progetto (vedi immagine Modifica valori del materiale). Nel registro 'Modifica della rigidità', è possibile scalare globalmente il modulo E e il modulo G con un fattore (vedi immagine Modifica rigidità del materiale).

Dipendenza dalla temperatura

Per definire un materiale linearmente elastico con proprietà tensione-deformazione dipendenti dalla temperatura, attiva le caselle di controllo 'Personalizzato' e 'Dipendenza dalla temperatura'. Puoi quindi impostare i parametri del materiale dipendenti dalla temperatura nella scheda Dipendenza dalla temperatura.

Valori del materiale

Nella scheda Valori del materiale sono indicati tutti i parametri del materiale che rivestono importanza per l'analisi statica e la verifica nei componenti aggiuntivi.

Modifica della rigidità

La scheda Modifica della rigidità viene visualizzata se attivi l'opzione Materiale personalizzato nel registro 'Base'. Qui puoi modificare globalmente la rigidità del materiale, ad esempio per considerare fattori di sicurezza o proprietà del materiale ridotte.

Nell'elenco della sezione 'Tipo di modifica' sono disponibili due opzioni:

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

Specifica nella sezione 'Parametri' il fattore con cui desideri modificare la rigidità del materiale.

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

Dipendenza dalla temperatura

La scheda Dipendenza dalla temperatura è visibile se hai selezionato le opzioni Materiale personalizzato e Dipendenza dalla temperatura nella scheda 'Base'. Puoi quindi descrivere i parametri dipendenti dalla temperatura del materiale. Le proprietà del materiale dipendenti dalla temperatura sono considerate per oggetti sottoposti a carichi termici da temperatura o variazione di temperatura. Nel calcolo dei carichi termici, viene utilizzata la temperatura finale del passo.

Scegli nell'elenco 'Parametro dipendente dalla temperatura' una caratteristica del materiale, ad esempio il modulo E. Crea quindi con il pulsante le righe necessarie della tabella, in modo da poter inserire temperatura e valore anche da una tabella Excel tramite .

La 'Temperatura di riferimento' stabilisce le rigidità per gli oggetti che non presentano carichi di temperatura. Con un valore di riferimento di 300 °C, ad esempio, per tutte le aste e le superfici viene impostato il modulo E ridotto a quel punto della curva della temperatura.

Libreria materiale personalizzata

Puoi salvare un materiale personalizzato in una libreria come modello. In questo modo, non è necessario ridefinire le proprietà del materiale in altri progetti.

Salva il materiale

Per salvare il materiale attuale come materiale personalizzato, clicca sul pulsante nella sezione 'Valori fondamentali del materiale' dopo aver definito i parametri.

Appare la finestra di dialogo 'Nuovo materiale personalizzato'.

Inserisci nel campo 'Nome' la denominazione del materiale. Se necessario, puoi ancora modificare i valori del materiale. Confermando con OK, salvi il materiale personalizzato nella libreria.

Importa materiale

Per leggere un materiale personalizzato dalla libreria, clicca sul pulsante nella sezione 'Valori fondamentali del materiale'.

Appare il dialogo 'Modifica materiale personalizzato'. In questa libreria dei tuoi materiali memorizzati (vedi immagine Dialogo 'Nuovo materiale personalizzato') puoi selezionare l'elemento appropriato e poi confermare con OK.

Se hai letto un materiale personalizzato e desideri modificare le proprietà in generale, puoi modificare le proprietà del materiale tramite il pulsante (nella sezione 'Valori fondamentali del materiale') nella libreria.

Imposta percorso di salvataggio della libreria

La libreria con i materiali personalizzati è per impostazione predefinita nel file user_library_material.dbm nella directory di configurazione utente. Puoi controllare questa directory nelle Opzioni del programma.

Seleziona nella categoria Database la voce Libreria materiali utente (1). Poi, con il pulsante , visualizza la cartella del file user_library_material.dbm (2). Se desideri utilizzare un'altra libreria di materiali situata su un'unità di rete della tua azienda, imposta il percorso del file e clicca su 'Salva'. Puoi anche trasferire il tuo file su un altro computer e lì impostare il percorso giusto nello stesso dialogo.