Se l'add-on di analisi del Comportamento del Materiale Non Lineare è attivato (licenza richiesta) nei Dati di Base del Modello, ci sono ulteriori opzioni di selezione nella lista dei modelli di materiali oltre ai modelli "Isotropico | Lineare Elastico" e "Ortotropico | Lineare Elastico".
Se si utilizzano modelli di materiali non lineari in RFEM, viene sempre eseguito un calcolo iterativo. A seconda del modello di materiale, viene definita una diversa relazione tra le tensioni e le deformazioni.
La rigidezza degli elementi finiti viene riadattata continuamente nel corso delle iterazioni fino a quando la relazione tensione-deformazione viene soddisfatta. L'adattamento viene sempre eseguito su un'intera superficie o elemento solido. Pertanto, si consiglia di utilizzare sempre il tipo di smussamento Costante sugli elementi della mesh quando si valutano le tensioni.
Alcuni modelli di materiali in RFEM sono indicati come "Plastico", altri come "Elastico Non Lineare".
Se un componente strutturale con un materiale elastico non lineare viene scaricato di nuovo, la deformazione ritorna sullo stesso percorso. Quando completamente scaricato, non rimane alcuna deformazione.
Quando si scarica un componente strutturale con un modello di materiale Plastico, la deformazione rimane dopo che è stato completamente scaricato.
Informazioni di base sui modelli di materiali non lineari possono essere trovate nell'articolo tecnico che descrive le leggi di resa nel modello di materiale isotropico elastico non lineare.
Le forze interne e i momenti nelle piastre con materiale non lineare risultano dall'integrazione numerica delle tensioni lungo lo spessore d della piastra. Per definire il metodo di integrazione per lo spessore, selezionare l'opzione Specificare il metodo di integrazione nella finestra di dialogo "Modifica Spessore". Sono disponibili i seguenti metodi di integrazione:
- Quadratura di Gauss-Lobatto
- Regola di Simpson
- Regola trapezoidale
Inoltre, è possibile specificare il "Numero di punti di integrazione" da 3 a 99 sullo spessore della piastra.
Isotropico Plastico | Membri
Quando si seleziona la voce Isotropico | Plastico (Membri) nella lista a discesa "Modello di materiale", la scheda per l'inserimento dei parametri del materiale non lineare viene abilitata.
In questa scheda, si definisce il diagramma tensione-deformazione. Le seguenti opzioni sono disponibili:
- Base
- Bilineare
- Diagramma tensione-deformazione
Se si seleziona Base, RFEM utilizza un modello di materiale bilineare. I valori dal database dei materiali vengono utilizzati per il modulo di elasticità E e il carico di snervamento fy. Per ragioni numeriche, il ramo del grafico non è esattamente orizzontale, ma ha una piccola pendenza Ep.
Se si desidera cambiare i valori per il carico di snervamento e il modulo di elasticità, bisogna attivare la casella di controllo "Materiale definito dall'utente" nella scheda "Principale".
Per una definizione bilineare, è possibile anche inserire un valore per Ep.
Relazioni più complesse tra tensione e deformazione possono essere definite tramite il "Diagramma tensione-deformazione". Quando si seleziona questa opzione, viene visualizzata la scheda "Diagramma Tensione-Deformazione".
Definire un punto per la relazione tensione-deformazione in ciascuna riga della tabella. È possibile selezionare come continua il diagramma dopo l'ultimo punto di definizione nella lista "Fine del diagramma" sotto il diagramma:
Nel caso di "Lacerazione", la tensione dopo l'ultimo punto di definizione ritorna a zero. "Snervamento" significa che la tensione rimane costante quando la deformazione aumenta. "Continuo" significa che il grafico continua con la pendenza dell'ultimo intervallo.
Isotropico Plastico | Superfici/Solidi
Quando si seleziona la voce "Isotropico | Plastico (Superfici/Solidi)" nella lista a discesa "Modello di materiale", la scheda per l'inserimento dei parametri del materiale non lineare viene abilitata.
Prima di tutto, selezionare l'ipotesi di "Guasto da tensione". Le seguenti ipotesi sono disponibili per la selezione:
- von Mises (criterio di snervamento di von Mises)
- Tresca (criterio di snervamento di Tresca)
- Drucker-Prager
- Mohr-Coulomb
Quando si seleziona "von Mises", la seguente tensione viene utilizzata nel diagramma tensione-deformazione:
Superfici:
Solidi:
Secondo l'ipotesi di "Tresca", la seguente tensione viene utilizzata:
Superfici:
Solidi:
Secondo l'ipotesi di "Drucker-Prager", la seguente tensione viene utilizzata per superfici e solidi:
|
σc |
Tensione limite di compressione |
|
σt |
Tensione limite per trazione |
Secondo l'ipotesi di "Mohr-Coulomb", la seguente tensione viene utilizzata per superfici e solidi:
Isotropico Non Lineare Elastico | Membri
La funzionalità corrisponde in gran parte a quella del modello di materiale isotropico plastico (membri). La differenza è che non rimane alcuna deformazione plastica dopo lo scarico.
Isotropico Non Lineare Elastico | Superfici/Solidi
La funzionalità corrisponde in gran parte a quella del modello di materiale isotropico plastico (superfici/solidi). La differenza è che non rimane alcuna deformazione plastica dopo lo scarico.
Isotropico Danno | Superfici/Solidi
In contrasto con altri modelli di materiali, il diagramma tensione-deformazione per questo modello di materiale non è antisimmetrico rispetto all'origine. Così, il comportamento del calcestruzzo rinforzato con fibre d'acciaio può essere visualizzato con questo modello di materiale, ad esempio. Trova informazioni dettagliate sulla modellazione del calcestruzzo rinforzato con fibre d'acciaio nell'articolo tecnico su Determinazione delle proprietà del materiale del calcestruzzo rinforzato con fibre d'acciaio.
In questo modello di materiale, la rigidità isotropica viene ridotta con un parametro di danno scalare. Questo parametro di danno è determinato dalla curva delle tensioni definita nel Diagramma. Ciò non prende in considerazione la direzione delle tensioni principali; piuttosto, il danno avviene nella direzione della deformazione equivalente, che copre anche la terza direzione perpendicolare al piano. L'area di tensione e compressione del tensore delle tensioni viene trattata separatamente. Diversi parametri di danno si applicano in ciascun caso.
La "Dimensione di riferimento dell'elemento" controlla come la deformazione nell'area della fessura è scalata alla lunghezza dell'elemento. Con il valore di default a zero, non viene eseguita alcuna scalatura. Così, il comportamento del materiale del calcestruzzo rinforzato con fibre d'acciaio viene modellato realisticamente.
Trova maggiori informazioni sul background teorico del modello di materiale "Danno Isotropico" nell'articolo tecnico che descrive il Modello di Materiale Non Lineare Danno.
Ortotropico Plastico | Superfici/Solidi
Il modello di materiale secondo "Tsai-Wu" unifica le proprietà plastiche con quelle ortotropiche. Questo permette una modellazione speciale di materiali con caratteristiche anisotrope, come le plastiche rinforzate con fibre o il legno.
Se il materiale è plastificato, le tensioni rimangono costanti. La ridistribuzione viene eseguita secondo le rigidezze disponibili nelle singole direzioni.
L'area elastica corrisponde al modello di materiale Ortotropico. La seguente condizione di snervamento secondo Tsai-Wu si applica alla zona plastica:
Superfici (2D):
Solidi (3D):
Tutte le resistenze devono essere definite positivamente.
Si può pensare al criterio di tensione come a una superficie ellittica in uno spazio di tensioni a sei dimensioni. Se uno dei tre componenti della tensione è applicato come valore costante, la superficie può essere proiettata su uno spazio delle tensioni tridimensionale.
Se il valore per fy(σ) secondo l'equazione di Tsai-Wu, condizione di tensione piana, è inferiore a 1, le tensioni sono nella zona elastica. La zona plastica viene raggiunta non appena fy(σ) = 1. Valori superiori a 1 non sono ammessi. Il comportamento del modello è idealmente plastico, il che significa che non c'è alcun irrigidimento.