Materiały

Materiały są wymagane do definicji powierzchni, przekrojów i brył. Właściwości materiałowe wpływają na sztywność tych obiektów.

Nazwa

Możesz ustawić dowolną nazwę dla materiału. Jeśli oznaczenie zgadza się z wpisem w bibliotece, RFEM odczytuje zapisane wartości parametrów materiałowych. Aby wybrać materiał z biblioteki, kliknij przycisk na końcu pola wprowadzania. Przejęcie materiałów opisano w rozdziale Biblioteka materiałów.

W przypadku materiałów z biblioteki 'Podstawowe właściwości materiałowe' są ustawione na stałe i nie można ich zmienić. Jeśli chcesz użyć zdefiniowanych przez użytkownika właściwości materiału, zaznacz pole wyboru Materiał użytkownika w sekcji 'Opcje' (zobacz sekcję Materiał użytkownika).

Podstawa

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

Kategorie

W tej sekcji określasz typ materiału i model materiałowy.

Typ materiału

Typ materiału determinuje, które parametry i współczynniki są istotne dla obliczeń. Ta klasyfikacja określa również czynniki bezpieczeństwa częściowego materiału, które są uwzględniane w zależności od normy podczas obliczeń.

W przypadku materiałów z biblioteki jeden z następujących typów materiałów jest ustawiony domyślnie.

Model materiałowy

Na liście dostępne są następujące modele materiałowe:

Izotropowy | Liniowo sprężysty

Liniowo sprężyste właściwości sztywności materiału są niezależne od kierunku. Można je opisać w następujący sposób:

Obowiązują następujące warunki:

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

Macierz podatności (odwrócenie macierzy sztywności) dla powierzchni jest następująca:

Ortotropowy | Liniowo sprężysty (Powierzchnie)

W tym modelu materiałowym można zdefiniować właściwości sztywności, które są różnie rozwinięte w obu kierunkach powierzchni x i y. Pozwala to na przykład na odwzorowanie właściwości tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem szklanym, sufitów żeberkowych lub kierunków sprężania wzmocnionych sufitów. Osie powierzchni x i y stoją prostopadle do siebie w płaszczyźnie powierzchni.

Aby zdefiniować różne właściwości materiałowe dla kierunku x i y, aktywuj pole wyboru Materiał użytkownika w sekcji 'Opcje'. Następnie na karcie 'Ortotropowy - Liniowo sprężysty (Powierzchnie)' można określić parametry materiału.

Dla dodatnio określonej macierzy sztywności 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 | Liniowo sprężysty (Bryły)

W trójwymiarowym modelu materiałowym ortotropowym można osobno definiować elastyczne sztywności we wszystkich kierunkach bryły. Aby zdefiniować różne właściwości materiałowe dla każdego kierunku, aktywuj pole wyboru Materiał użytkownika w sekcji 'Opcje'. Następnie na karcie 'Ortotropowy - Liniowo sprężysty (Bryły)' można określić parametry materiału.

Elementy macierzy sztywności wyznaczone na podstawie wprowadzeń są podane na karcie 'Ortotropowy - liniowo sprężysty (Bryły) - Macierz sztywności'.

Izotropowy | Drewno | Liniowo sprężysty (Pręty)

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

Ortotropowy | Drewno | Liniowo sprężysty (Powierzchnie)

W przypadku materiałów typu 'Drewno' można za pomocą tego modelu materiałowego kontrolować moduł sprężystości E w związku z działaniem jako ściana lub płyta oraz moduł ścinania G_xy: Płyty OSB, na przykład, wykazują kierunkowo zależne sztywności w zależności od pozycji montażu w modelu.

Parametry sztywności można zdefiniować na karcie 'Ortotropowy Drewno | Liniowo sprężysty (Powierzchnie)'. W przypadku materiałów drewnianych z biblioteki ustawiane są wartości standardowe. Aby zdefiniować różne właściwości materiałowe dla każdego kierunku, najpierw aktywuj pole wyboru Materiał użytkownika w sekcji 'Opcje'.

Podstawowe właściwości materiałowe

W tej sekcji zakładki 'Podstawa' podano najważniejsze właściwości materiału.

Moduł sprężystości

Moduł E opisuje stosunek między naprężeniem normalnym a odkształceniem.

Moduł ścinania

Moduł ścinania G, zwany także modułem poślizgu, jest drugim parametrem opisu sprężystego zachowania liniowego, izotropowego i jednorodnego materiału. Odkształcenie w tym przypadku opiera się na naprężeniu ścinania.

Liczba Poissona

Liczba Poissona ν, zwana także współczynnikiem Poissona, jest potrzebna do określenia skrócenia poprzecznego. W przypadku materiałów izotropowych liczba Poissona zwykle mieści się w zakresie od 0,0 do 0,5. Od wartości 0,5 (np. guma) należy przyjąć, że nie ma materiału izotropowego.

Relacja między modułem E, modułem G i liczbą Poissona w przypadku materiałów izotropowych jest opisana w równaniu Querdehnzahl.

Jeśli wprowadzisz Materiał użytkownika z jego właściwościami izotropowymi, RFEM określi liczbę Poissona z wartości modułu E i G. Można zmienić to ustawienie domyślne w liście 'Typ definicji', jeśli jest to konieczne.

Typ definicji

Ciężar właściwy / Gęstość

Ciężar właściwy γ opisuje wagę materiału na jednostkę objętości. Jest to szczególnie ważne dla przypadku obciążenia "Ciężar własny": automatyczne obciążenie własne modelu jest obliczane na podstawie ciężaru właściwego i przekrojów używanych prętów oraz powierzchni i objętości.

Gęstość ρ opisuje masę materiału na jednostkę objętości. Ta informacja jest wymagana do badań dynamicznych.

Współczynnik rozszerzalności cieplnej

Współczynnik rozszerzalności cieplnej α opisuje liniowy związek między zmianami temperatury a zmianami długości (wydłużeniem materiału w wyniku ogrzewania, skracaniem w wyniku schładzania).

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

Opcje

Pola wyboru w tej sekcji zakładki 'Podstawa' umożliwiają wpływanie na właściwości materiału. Po aktywacji opcji, nowe zakładki zostają dodane.

Materiał użytkownika

Dla materiałów z biblioteki wartości właściwości materiałowych są domyślnie ustawione na stałe. Dlatego nie można ich bezpośrednio zmienić w polach wprowadzania. Aby dostosować właściwości materiału, zaznacz pole wyboru 'Materiał użytkownika'. W ten sposób pola wprowadzania podstawowych właściwości materiałowych w zakładce 'Podstawa' staną się dostępne. Możesz również zmienić właściwości specyficzne dla projektowania w zakładce 'Wartości materiałowe' (zobacz obraz Dostosowanie właściwości materiałowych). W zakładce 'Modyfikacja sztywności' możesz globalnie skalować moduły E i G za pomocą współczynnika (zobacz obraz Dostosowanie sztywności materiałowej).

Zależny od temperatury

Aby zdefiniować liniowo sprężysty materiał o właściwościach naprężenia-odkształcenia zależnych od temperatury, zaznacz pola wyboru 'Materiał użytkownika' i 'Zależny od temperatury'. Możesz wtedy ustawić właściwości materiałowe zależne od temperatury w zakładce Zależny od temperatury.

Wartości materiałowe

W zakładce Wartości materiałowe podane są wszystkie wartości materiałowe, które mają wpływ na analizę statyczną i projektowanie w dodatkach.

Modyfikacja sztywności

Zakładka Modyfikacja sztywności pojawia się, gdy zaznaczyłeś opcję Materiał użytkownika w zakładce 'Podstawa'. Możesz tutaj globalnie dostosować sztywność materiału, na przykład uwzględniając czynniki bezpieczeństwa lub zmniejszone właściwości materiałowe.

Na liście sekcji 'Typ modyfikacji' dostępne są dwie możliwości do wyboru:

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

Podaj współczynnik w sekcji 'Parametry', którym należy dostosować sztywność materiału.

Jeśli materiał ma właściwości ortotropowe, można dostosować moduły E i G oraz współczynniki Poissona na karcie Ortotropowy | Liniowo sprężysty (zobacz obraz Macierz sztywności). Jeśli na karcie Ortotropowy | Liniowo sprężysty | Macierz sztywności aktywujesz opcję 'Ustaw elementy macierzy sztywności', możesz także ręcznie określić elementy macierzy sztywności.

Zależny od temperatury

Zakładka Zależny od temperatury zostaje wyświetlona, jeśli zaznaczyłeś opcje Materiał użytkownika oraz Zależny od temperatury w zakładce 'Podstawa'. Możesz tutaj opisać właściwości materiałowe zależne od temperatury. Zależności materiałowe od temperatury są uwzględniane dla obiektów obciążonych termicznie przez temperaturę lub zmianę temperatury. Przy obliczaniu obciążeń termicznych stosowana jest temperaturadkońcowa odpowiedniego kroku.

Wybierz materiałową własność zależną od temperatury z listy, na przykład moduł E. Utwórz wymagane wiersze tabeli za pomocą przycisku , aby można było wprowadzić temperatury wraz z odpowiadającymi im wartościami w kolejnych wierszach. Dane można również zaimportować z tabeli Excel za pomocą przycisku .

'Temperatura referencyjna' określa sztywności dla obiektów, które nie mają obciążeń termicznych. Dla wartości referencyjnej na przykład 300 °C stosuje się dla wszystkich prętów i powierzchni zredukowany moduł E tego punktu krzywej temperatury.

Użytkownik 'Biblioteka materiałów'

Możesz zapisać materiał użytkownika w bibliotece jako wzór. Dzięki temu nie będziesz musiał definiować właściwości materiału ponownie w kolejnych projektach.

Zapisz materiał

Aby zapisać bieżący materiał jako materiał użytkownika, kliknij przycisk w dolnej części sekcji 'Podstawowe właściwości materiałowe' po ustawieniu właściwości materiału.

Pojawia się dialog 'Nowy materiał użytkownika'.

Wprowadź nazwę materiału w polu 'Nazwa'. W razie potrzeby możesz również dostosować właściwości materiałowe. Klikając OK, zapisujesz materiał użytkownika w bibliotece.

Wczytaj materiał

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

Pojawia się dialog 'Edytuj materiał użytkownika'. W tej bibliotece z zapisanymi materiałami (zobacz obraz Dialog 'Nowy materiał użytkownika') można wybrać odpowiedni wpis i potwierdzić go za pomocą OK.

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

Ustal lokalizację biblioteki

Biblioteka z materiałami użytkownika jest domyślnie zapisana w pliku user_library_material.dbm w katalogu konfiguracji użytkownika. Możesz sprawdzić to miejsce w Opcje programu.

Wybierz wpis Biblioteka Materiały użytkownika (1) w kategorii Baza danych. Następnie za pomocą przycisku pokaż folder pliku user_library_material.dbm (2). Jeśli chcesz użyć innej biblioteki materiałów, która znajduje się na dysku sieciowym Twojej firmy, wybierz katalog pliku i kliknij 'Zapisz'. Możesz również przenieść swój plik na inny komputer i tam ustawić odpowiednią ścieżkę w tym samym dialogu.