5531x

000034

2024-01-16

Wybór ręczny

Przegląd

Graficzny interfejs użytkownika i jego ustawienia

Centrum Dlubal

Dane podstawowe modelu

Konstrukcja

Imperfekcje

Przypadki obciążeń i kombinacje

Materiały

Materiały są wymagane do definiowania powierzchni, przekrojów oraz brył. Właściwości materiałów wpływają na sztywność tych obiektów.

01 Okno dialogowe 'Nowy materiał'

Nazwa

Materiałowi można nadać dowolną nazwę. Jeżeli opis odpowiada nazwie pozycji w bibliotece, program RFEM importuje zapisane właściwości materiału. Aby wybrać materiał z biblioteki, należy kliknąć przycisk na końcu wiersza wprowadzania. Import materiałów opisano w rozdziale Biblioteka materiałów.

Informacje

Po wprowadzeniu w polu tekstowym nazwy zwyczajowej, na przykład "355J", pojawia się lista dla danego materiału, uporządkowana według różnych norm.

W przypadku materiałów z biblioteki 'Podstawowe właściwości materiałowe' są ustawione domyślnie i nie można ich zmienić. Aby zastosować właściwości materiału zdefiniowane przez użytkownika, w sekcji 'Opcje' należy zaznaczyć pole wyboru Materiał zdefiniowany przez użytkownika (zob. sekcja Materiał zdefiniowany przez użytkownika).

Podstawowe

W zakładce Główne można zarządzać podstawowymi parametrami materiału.

Typ materiału

Typ materiału służy do definiowania kategorii materiału. Od kategorii zależy, które parametry i współczynniki są istotne dla obliczeń. Typ materiału określa również częściowe współczynniki bezpieczeństwa materiału, które są uwzględniane przy wymiarowaniu, w zależności od normy.

W przypadku materiału pobranego z biblioteki domyślnie ustawiony jest jeden z poniższych typów materiału.

03 Typy materiałów

Model materiałowy

Na liście dostępne są do wyboru następujące modele materiałowe:

04 Wybór modelu materiałowego

Informacje

Jeżeli w danych podstawowych modelu jest aktywowane rozszerzenie do analizy Nieliniowe zachowanie materiału (wymagana licencja), dostępne są też inne modele materiałowe. Są one opisane w rozdziale Nieliniowe zachowanie materiału.

Izotropowy liniowo sprężysty

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

E = 2 G (1 + ν)

E	moduł sprężystości
[SCHOOL.NUMBEROFSINGLEUSERLICENCES]	moduł ścinania
ν	odkształcenie poprzeczne

Moduł sprężystości, moduł ścinania i współczynnik Poissona{

Muszą być spełnione poniższe warunki:

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

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

[\begin{matrix} ε_{x} \\ ε_{y} \\ γ_{xy} \\ γ_{yz} \\ γ_{xz} \end{matrix}] = [\begin{matrix} \frac{1}{E} & - \frac{ν}{E} & 0 & 0 & 0 \\ - \frac{ν}{E} & \frac{1}{E} & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & \frac{1}{G} & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & \frac{1}{G} & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & \frac{1}{G} \end{matrix}] \cdot [\begin{matrix} σ_{x} \\ σ_{y} \\ τ_{xy} \\ τ_{yz} \\ τ_{xz} \end{matrix}]

macierz podatności

Ortotropowy liniowo sprężysty (powierzchnie)

Ten typ modelu materiału umożliwia definiowanie właściwości sztywności, które różnią się w obu kierunkach powierzchni x i y. Pozwala to na przykład na odwzorowanie właściwości tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym, stropów żebrowych lub kierunków naprężeń stropów zbrojonych. Osie powierzchni x i y są prostopadłe względem siebie w płaszczyźnie powierzchni.

Aby zdefiniować różne właściwości materiału dla kierunków x i y, w sekcji 'Opcje' należy aktywować pole wyboru Materiał zdefiniowany przez użytkownika. W zakładce 'Ortotropowy - liniowo sprężysty (powierzchnie)' można następnie zdefiniować parametry materiału.

05 Macierz sztywności dla ortotropowego liniowego materiału sprężystego (powierzchnie)

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

E_x > 0; E_y > 0
G_yz > 0; G_xz > 0; G_xy > 0
$|ν_{xy}| < \sqrt{\frac{E_{x}}{E_{y}}}$

współczynnik Poissona

Ortotropowy liniowo sprężysty (bryły)

W trójwymiarowym ortotropowym modelu materiałowym sztywności sprężyste można zdefiniować osobno we wszystkich kierunkach bryły. Aby zdefiniować różne właściwości materiału dla każdego kierunku, w sekcji 'Opcje' należy aktywować pole wyboru Materiał zdefiniowany przez użytkownika. W zakładce 'Ortotropowy - liniowo sprężysty (bryły)' można następnie zdefiniować parametry materiału.

06 Macierz sztywności dla ortotropowego liniowego materiału sprężystego (bryły)

Elementy macierzy sztywności wyznaczone na podstawie wprowadzonych danych podane są w zakładce 'Ortotropowy - liniowo sprężysty (bryły) - Macierz sztywności'.

Izotropowy | Drewno | Liniowo sprężysty (pręty)

Ten model można wybrać w przypadku materiałów typu 'Drewno'. Umożliwia on na przykład odwzorowanie właściwości płyty OSB w modelu pręta, z uwzględnieniem różnych sztywności w zależności od pozycji montażowej. Położenie płyty można zdefiniować w zakładce 'Izotropowy | Drewno | | Liniowo sprężysty (pręty)' przy użyciu dwóch list.

07 Parametry drewnianego materiału izotropowego liniowo sprężystego dla prętów

Informacje

Zakładka 'Modyfikacja sztywności' umożliwia zarządzanie częściowym współczynnikiem bezpieczeństwa materiału zgodnie z normą. W przypadku materiałów zdefiniowanych przez użytkownika współczynnik ten można modyfikować.

Ortotropowy | Drewno | Liniowo sprężysty (powierzchnie)

Ten model materiału może być wykorzystany dla materiałów typu 'Drewno' do kontroli modułu sprężystości z uwagi na nośność ściany lub płyty oraz modułu ścinania G_xy: Na przykład płyty OSB wykazują różną sztywność w różnych kierunkach, w zależności od pozycji montażowej w modelu.

Parametry sztywności można zdefiniować w zakładce 'Ortotropowy | Drewno | | Liniowo sprężysty (powierzchnie)'. W przypadku materiałów drewnianych z biblioteki ustawione są wartości domyślne. W celu zdefiniowania różnych właściwości materiału dla każdego kierunku należy wcześniej aktywować pole wyboru Materiał zdefiniowany przez użytkownika w sekcji 'Opcje' (zob. sekcja Materiał zdefiniowany przez użytkownika).

08 Parametry ortotropowego liniowo sprężystego materiału drewnianego na powierzchnie

Moduł sprężystości

Moduł sprężystości podłużnej (moduł Younga) opisuje stosunek naprężenia normalnego do odkształcenia.

Moduł sprężystości przy ścinaniu

Moduł ścinania G (moduł odkształcalności postaciowej, moduł Kirchhoffa) jest drugim parametrem używanym do opisu sprężystego zachowania liniowego, izotropowego i homogenicznego materiału. W tym przypadku odkształcenie występuje pod wpływem naprężenia stycznego.

odkształcenie poprzeczne

Współczynnik (liczba) Poissona v jest wymagany do określenia odkształcenia poprzecznego. W przypadku materiałów izotropowych współczynnik Poissona wynosi zazwyczaj między 0,0 a 0,5. Jeżeli zatem wartość ta przekracza 0,5 (np. dla gumy), należy przyjąć, że materiał nie jest izotropowy.

Zależność pomiędzy modułem sprężystości, modułem ścinania i współczynnikiem Poissona dla materiału izotropowego wyraża równanie Współczynnik Poissona.

Informacje

W przypadku materiałów z biblioteki moduł ścinania jest wyznaczany automatycznie na podstawie modułu sprężystości oraz współczynnika Poissona. Zapewnia to symetryczną macierz sztywności w przypadku materiałów izotropowych. Obliczone w ten sposób wartości modułu ścinania mogą nieznacznie różnić się od wartości podanych w Eurokodach.

Po wprowadzeniu Materiału zdefiniowanego przez użytkownika wraz z jego właściwościami izotropowymi program RFEM określa współczynnik Poissona na podstawie wartości modułu sprężystości i modułu ścinania. To domyślne ustawienie można w razie potrzeby zmienić na liście 'Typ definicji'.

Typ definicji właściwości materiału

E \| G \| (ν)	Współczynnik Poissona jest wyznaczany na podstawie modułu sprężystości oraz modułu ścinania
E \| (G) \| ν	Moduł ścinania jest wyznaczany na podstawie modułu sprężystości oraz współczynnika Poissona
E \| G \| ν	Moduł sprężystości, moduł ścinania i współczynnik Poissona są od siebie niezależne

Ciężar właściwy / gęstość

Ciężar właściwy γ określa ciężar materiału na jednostkę jego objętości. Parametr ten jest szczególnie istotny dla przypadku obciążenia typu "Ciężar własny". Ciężar własny przyjmowany automatycznie dla modelu jest określany na podstawie ciężaru właściwego i pól przekroju zastosowanych prętów lub powierzchni i brył.

Gęstość ρ określa masę materiału na jednostkę objętości. Parametr ten jest wymagany do analiz dynamicznych.

Współczynnik rozszerzalności cieplnej

Współczynnik rozszerzalności cieplnej α charakteryzuje liniową zależność pomiędzy zmianami temperatury a zmianami długości (wydłużanie się materiału wskutek nagrzewania, skracanie wskutek ochłodzenia).

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

Materiał zdefiniowany przez użytkownika

W przypadku materiałów z biblioteki ich właściwości są ustawione domyślnie. Nie można ich zatem zmieniać bezpośrednio w polach wprowadzania danych.

Aby zmodyfikować właściwości materiału, należy zaznaczyć pole wyboru Materiał zdefiniowany przez użytkownika w sekcji 'Opcje'. Powoduje to aktywację pól do wprowadzania podstawowych właściwości materiału w zakładce 'Główne'. W zakładce 'Wartości materiałowe' można też zmieniać parametry specyficzne dla obliczeń.

09 Dostosowanie właściwości materiału

W przypadku materiału o właściwościach ortotropowych w zakładce 'Ortotropowy' można dostosować moduł sprężystości i moduł ścinania oraz współczynniki Poissona (zob. rysunek Macierz sztywności dla materiału ortotropowego liniowo sprężystego). Po aktywacji opcji 'Ustaw elementy macierzy sztywności' elementy macierzy sztywności można zdefiniować również ręcznie.

10 Definiowanie elementów macierzy sztywności

Modyfikacja sztywności

W przypadku materiału zdefiniowanego przez użytkownika istnieje możliwość modyfikacji sztywności, na przykład w celu uwzględnienia współczynników bezpieczeństwa lub obniżonych właściwości materiału. Na liście 'Typ modyfikacji' dostępne są dwie opcje:

Dzielnik dla modułów E i G
Mnożnik dla modułów E i G

11 Dostosuj sztywność materiału

W sekcji 'Parametry' należy wprowadzić współczynnik, przy pomocy którego ma zostać zmodyfikowana sztywność.

Ważne

Zmiana sztywności jest uwzględniana tylko przy analizie statyczno-wytrzymałościowej, ale nie podczas obliczeń w rozszerzeniach do wymiarowania.

Zależne od temperatury

Aby zdefiniować materiał liniowo sprężysty o właściwościach naprężeniowo-odkształceniowych zależnych od temperatury, w sekcji 'Opcje' należy zaznaczyć pola wyboru Zdefiniowane przez użytkownika i Zależne od temperatury. Następnie w zakładce 'Zależne od temperatury' można zdefiniować właściwości materiału zależne od temperatury. Właściwości te są uwzględniane w przypadku obiektów, które są obciążone termicznie temperaturą lub zmianą temperatury.

12 Definiowanie właściwości materiału zależnych od temperatury

Z listy 'Właściwość zależna od temperatury' należy wybrać właściwość materiału, na przykład moduł sprężystości. Następnie za pomocą przycisku należy utworzyć wiersze w tabeli, w których zostanie wprowadzona temperatura wraz z odpowiednimi wartościami. Za pomocą przycisku można też zaimportować dane z tabeli Excel.

'Temperatura odniesienia' definiuje sztywności dla obiektów, które nie są obciążone termicznie. Na przykład w przypadku ustawienia wartości referencyjnej 300 °C do wszystkich prętów i powierzchni zostanie zastosowany zredukowany moduł sprężystości tego punktu krzywej temperatury.

Podsekcje

Nadrzędny przekrój

Obiekty podstawowe