Materiały

Materiały są potrzebne do definiowania powierzchni, przekrojów i objętości. Właściwości materiałowe wpływają na sztywności tych obiektów.

Nazwa

Możesz ustalić dowolną nazwę dla materiału. Jeśli oznaczenie odpowiada pozycji z biblioteki, RFEM wczyta zapisane właściwości materiału. Aby wybrać materiał z biblioteki, kliknij przycisk na końcu linii wprowadzania. Przejęcie materiałów zostało opisane w rozdziale Biblioteka materiałów.

W przypadku materiałów z biblioteki 'Podstawowe właściwości materiałowe' są ustawione na stałe i nie można ich zmieniać. Jeśli chcesz użyć niestandardowych właściwości materiału, zaznacz w sekcji 'Opcje' pole kontrolne Materiał niestandardowy (zobacz sekcję Materiał niestandardowy).

Podstawy

Karta Podstawy zarządza podstawowymi parametrami materiałowymi. Oferuje również możliwości kontrolowania specjalnych właściwości, które można określić na dodatkowych kartach.

Kategorie

W tej sekcji definiujesz typ materiału i model materiałowy.

Typ materiału

Typ materiału decyduje, które parametry i współczynniki są istotne w projektowaniu. Klasyfikacja ta określa również współczynniki częściowe bezpieczeństwa materiału uwzględniane w projektowaniu w zależności od normy.

Dla materiału z biblioteki domyślnie ustawiony jest jeden z następujących typów materiałów.

Model materiałowy

Na liście dostępne są następujące modele materiałowe:

Izotropowy | Liniowy sprężysty

Liniowo-sprężyste właściwości sztywności materiału są niezależne od kierunku. Można je opisać następująco:

Obowiązują następujące warunki:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (dla powierzchni i objętości; dla prętów bez ograniczeń w górę)

Macierz podatności (odwrotność macierzy sztywności) dla powierzchni ma postać:

Ortotropowy | Liniowy sprężysty (powierzchnie)

W tym modelu materiałowym można zdefiniować właściwości sztywności, które różnią się w kierunkach powierzchni x i y. Pozwala to na przykład na odzwierciedlenie właściwości tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknem szklanym, stropów żebrowanych lub kierunków wzmocnienia płyt stropowych. Osie powierzchni x i y są do siebie prostopadłe.

Aby zdefiniować różne właściwości materiałowe w kierunkach x i y, zaznacz w sekcji 'Opcje' pole kontrolne Materiał niestandardowy. Na karcie 'Ortotropowy - Liniowy sprężysty (powierzchnie)' możesz wtedy określić parametry materiału.

Aby macierz sztywności była dodatnio określona, muszą być spełnione następujące warunki:

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

  współczynnik Poissona

Ortotropowy | Liniowy sprężysty (objętości)

W trójwymiarowym ortotropowym modelu materiałowym można definiować elastyczne sztywności w różnych kierunkach obiektu oddzielnie. Aby określić różne właściwości materiałowe dla każdego kierunku, zaznacz w sekcji 'Opcje' pole kontrolne Materiał niestandardowy. Na karcie 'Ortotropowy - Liniowy sprężysty (objętości)' możesz wtedy określić parametry materiału.

Elementy macierzy sztywności wyznaczone na podstawie wartości wejściowych podane są na karcie 'Ortotropowy - liniowy sprężysty (objętości) - Macierz sztywności'.

Izotropowy | Drewno | Liniowy sprężysty (pręty)

Ten model materiałowy jest dostępny dla materiałów typu 'Drewno'. Pozwala na przykład na odwzorowanie właściwości płyt OSB w modelu prętowym, który uwzględnia różne sztywności w zależności od pozycji montażu. Położenie płyty można ustawić na karcie 'Izotropowy Drewno | Liniowy sprężysty (pręty)' za pomocą dwóch list.

Ortotropowy | Drewno | Liniowy sprężysty (powierzchnie)

W przypadku materiałów typu 'Drewno' model materiałowy ten pozwala na regulację modułu E w kontekście wpływu nośności jako ściany lub płyty oraz modułu ścinania G_xy: Płyty OSB na przykład wykazują zależne od kierunku sztywności w zależności od pozycji montażu w modelu.

Parametry sztywności można definiować na karcie 'Ortotropowy Drewno | Liniowy sprężysty (powierzchnie)'. Dla materiałów drewnianych z biblioteki są ustawiane wartości domyślne. Aby zdefiniować różne właściwości materiałowe dla każdego kierunku, najpierw zaznacz w sekcji 'Opcje' pole kontrolne Materiał niestandardowy.

Podstawowe właściwości materiałowe

W tej sekcji karty 'Podstawy' podano najważniejsze wartości właściwości materiału.

Moduł sprężystości

Moduł E opisuje stosunek między naprężeniem normalnym a odkształceniem.

Moduł ścinania

Moduł ścinania G, nazywany również modułem poślizgu, jest drugim parametrem opisującym elastyczne właściwości liniowych, izotropowych i jednorodnych materiałów. Odkształcenie w tym przypadku wynika z naprężenia ścinającego.

Poisson

Liczba Poissona ν, nazywana także współczynnikiem Poissona, jest używana do określenia odkształcenia poprzecznego. Dla materiałów izotropowych współczynnik ten zwykle mieści się w zakresie od 0,0 do 0,5. Przy wartości 0,5 (np. guma) należy założyć, że nie mamy do czynienia z materiałem izotropowym.

Zależność między modułem E, modułem G i współczynnikiem Poissona w przypadku izotropowych materiałów jest opisana w równaniu Poisson.

Jeśli podasz Materiał niestandardowy wraz z jego właściwościami izotropowymi, RFEM wyznaczy liczbę Poissona z wartości modułu E i G. To ustawienie wstępne możesz w razie potrzeby zmienić na liście 'Typ definicji'.

Typ definicji

Ciężar właściwy / Gęstość

Ciężar właściwy γ opisuje wagę materiału na jednostkę objętości. To wyrażenie jest szczególnie istotne w przypadku obciążenia "własnorodnego": automatyczne własne obciążenie modelu oblicza się na podstawie ciężaru właściwego i powierzchni przekrojów użytych prętów lub powierzchni i objętości.

Gęstość ρ opisuje masę materiału na jednostkę objętości. Wyrażenie to jest wymagane dla badań dynamicznych.

Współczynnik rozszerzalności cieplnej

Współczynnik rozszerzalności cieplnej α opisuje liniowy związek między zmianą temperatury a zmianą długości (odkształcenie materiału w wyniku nagrzewania, ściskanie w wyniku chłodzenia).

Współczynnik rozszerzalności cieplnej jest istotny dla obciążeń typu 'Temperatura' i 'Zmiana temperatury'.

Opcje

Pola kontrolne w tej sekcji karty 'Podstawy' pozwalają wpływać na właściwości materiałowe. Po włączeniu opcji dodawane są nowe zakładki.

Materiał niestandardowy

Dla materiałów z biblioteki właściwości materiałowe są stałe. Dlatego nie można ich bezpośrednio zmienić w polach wprowadzania. Aby dostosować właściwości materiałów, zaznacz pole kontrolne 'Materiał niestandardowy'. Umożliwia to dostęp do pól wprowadzania podstawowych wartości materiałowych na karcie 'Podstawy'. Możesz również zmieniać specyficzne dla projektowania właściwości materiału na karcie 'Wartości materiałowe' (zobacz obrazek Dostosowanie właściwości materiałowych). Na karcie 'Modyfikacja sztywności' możesz globalnie skalować moduł E i G za pomocą czynnika (zobacz obrazek Dostosowanie sztywności materiału).

Zależność od temperatury

Aby zdefiniować liniowy sprężysty materiał o zależnych od temperatury właściwościach naprężenie-odkształcenie, zaznacz pola kontrolne 'Niestandardowy' i 'Zależność od temperatury'. Następnie możesz określić zależne od temperatury właściwości materiałowe na karcie Zależność od temperatury.

Wartości materiałowe

Na karcie Wartości materiałowe podane są wszystkie właściwości materiałowe, które mają znaczenie dla analizy statycznej i projektowania w dodatkach.

Modyfikacja sztywności

Karta Modyfikacja sztywności pojawia się, gdy na karcie 'Podstawy' zaznaczone jest pole Materiał niestandardowy. Możesz tutaj globalnie dostosować sztywność materiału, na przykład, aby uwzględnić współczynniki bezpieczeństwa lub zmniejszone właściwości materiałowe.

Na liście sekcji 'Typ modyfikacji' są do wyboru dwie opcje:

• Współczynnik podziału dla modułów E i G
• Współczynnik mnożenia dla modułów E i G

Podaj w sekcji 'Parametry' współczynnik do dostosowania sztywności materiałowej.

Jeśli materiał ma właściwości ortotropowe, na karcie Ortotropowy | Liniowy sprężysty można dostosować moduły E i G oraz współczynniki Poissona (zobacz obrazek Macierz sztywności). Jeśli na karcie Ortotropowy | Liniowy sprężysty | Macierz sztywności włączysz opcję 'Ustal elementy macierzy sztywności', możesz ręcznie ustawić elementy macierzy sztywności.

Zależność od temperatury

Karta Zależność od temperatury pojawia się, gdy na karcie 'Podstawy' zaznaczone są opcje Materiał niestandardowy i Zależność od temperatury. Możesz tutaj opisać zależne od temperatury właściwości materiałowe. Zależne od temperatury właściwości materiałowe są uwzględniane dla obiektów obciążonych termicznie przez temperaturę lub zmianę temperatury. W obliczeniach obciążeń termicznych stosowana jest końcowa temperatura danego kroku.

Wybierz na liście 'Zależna od temperatury właściwość' jedną z właściwości materiału, na przykład moduł E. Następnie za pomocą przycisku wygeneruj potrzebne wiersze tabeli, aby wprowadzić temperatury z odpowiadającymi im wartościami w poszczególnych wierszach. Za pomocą przycisku można również zaimportować dane z tabeli Excela.

'Temperatura odniesienia' określa sztywności dla obiektów, które nie mają obciążeń termicznych. Przy wartości odniesienia wynoszącej na przykład 300 °C dla wszystkich prętów i powierzchni stosowany jest zredukowany moduł E z tego punktu krzywej temperaturowej.

Biblioteka materiałów niestandardowych

Możesz zapisać niestandardowy materiał jako wzór w bibliotece. Dzięki temu nie będziesz musiał definiować właściwości materiałowych w innych projektach.

Zapisz materiał

Aby zapisać aktualny materiał jako materiał niestandardowy, kliknij po ustaleniu właściwości materiału pod przyciskiem 'Podstawowe właściwości materiałowe' na przycisk .

Pojawi się okno dialogowe 'Nowy materiał niestandardowy'.

Wprowadź w polu 'Nazwa' oznaczenie materiału. Jeśli to konieczne, możesz również dostosować właściwości materiałowe. Klikając OK, zapisujesz materiał niestandardowy w bibliotece.

Wczytaj materiał

Aby wczytać materiał niestandardowy z biblioteki, kliknij przycisk w sekcji 'Podstawowe właściwości materiałowe'.

Pojawi się okno dialogowe 'Edytuj materiał niestandardowy'. W tej bibliotece z zapisanymi materiałami (zobacz obrazek Okno dialogowe 'Nowy materiał niestandardowy') możesz wybrać odpowiednią pozycję i zatwierdzić ją klikając OK.

Jeśli wczytałeś materiał niestandardowy i chcesz ogólnie zmienić właściwości, możesz dostosować właściwości materiałowe za pomocą przycisku (w sekcji 'Podstawowe właściwości materiałowe') w bibliotece.

Określ lokalizację biblioteki

Biblioteka z materiałami niestandardowymi jest domyślnie umieszczona w pliku user_library_material.dbm w katalogu konfiguracji użytkownika. Możesz sprawdzić ten katalog w Opcjach programu.

Wybierz w kategorii Baza danych wpis Biblioteka materiałów użytkownika (1). Następnie za pomocą przycisku (2) wyświetl folder pliku user_library_material.dbm. Jeśli chcesz używać innej biblioteki materiałów znajdującej się na dysku sieciowym firmy, określ katalog pliku i kliknij 'Zapisz'. Możesz również przenieść swój plik na inny komputer i tam, w tym samym oknie dialogowym, ustawić odpowiednią ścieżkę do magazynu.