Materiały są potrzebne do definiowania przekrojów. Właściwości materiałowe wchodzą w skład sztywności prętów.
Nazwa
Możesz ustawić dowolną nazwę dla materiału. Gdy nazwa pasuje do wpisu w bibliotece, RSTAB odczytuje zapisane tam właściwości materiałowe. Aby wybrać materiał z biblioteki, kliknij przycisk
na końcu wiersza wprowadzania. Przyjmowanie materiałów jest opisane w rozdziale Biblioteka materiałowa.
Dla materiałów z biblioteki 'Podstawowe właściwości materiałowe' są ustawione na stałe i nie można ich zmieniać. Jeśli chcesz używać zdefiniowanych przez użytkownika właściwości materiału, zaznacz pole wyboru Własny materiał w sekcji 'Opcje' (patrz sekcja Własny materiał).
Podstawowy
Zakładka Podstawowy zarządza podstawowymi parametrami materiałowymi. Oferuje również opcje sterowania specjalnymi właściwościami, które można określić w dodatkowych zakładkach.
Kategorie
W tej sekcji określasz typ materiału i model materiałowy.
Typ materiału
Typ materiału kontroluje, które parametry i współczynniki są istotne przy wymiarowaniu. Ta klasyfikacja określa również współczynniki częściowe bezpieczeństwa materiału uwzględniane w wymiarowaniu w zależności od normy.
Dla materiału z biblioteki jeden z następujących typów materiałów jest ustawiony domyślnie.
Model materiałowy
Na liście dostępne są modele materiałowe 'Izotropy | Liniowy elastyczny' i 'Izotropy | Drewno | Liniowy elastyczny (pręty)' (dla materiałów drewnianych).
Izotropowy | Liniowy elastyczny
Właściwości sztywności liniowo-elastycznej materiału są niezależne od kierunku. Można je opisać następująco:
|
E |
Moduł sprężystości |
|
G |
Moduł ścinania |
|
ν |
Współczynnik Poissona |
Obowiązują następujące warunki:
- E > 0
- G > 0
- ν > -1
Izotropowy | Drewno | Liniowy elastyczny (pręty)
Ten model materiałowy jest dostępny dla materiałów typu 'Drewno'. Pozwala na odwzorowanie właściwości płyty OSB w modelu prętowym, który uwzględnia różne sztywności w zależności od pozycji montażu. Pozycję płyty można ustalić w zakładce 'Izotropowy | Drewno | Liniowy elastyczny (pręty)' za pomocą dwóch list.
Podstawowe właściwości materiałowe
W tej części zakładki 'Podstawowy' podano najważniejsze właściwości materiałowe.
Moduł sprężystości
Moduł E opisuje stosunek między naprężeniem normalnym a odkształceniem.
Moduł ścinania
Moduł ścinania G, zwany również modułem przesuwnym, jest drugim parametrem opisującym elastyczne zachowanie liniowego, izotropowego i jednorodnego materiału. Odkształcenie w tym przypadku wynika z naprężenia ścinającego.
Liczba Poissona
Liczba Poissona ν, zwana też współczynnikiem przekształcenia poprzecznego, jest używana do obliczania skurczu poprzecznego. W przypadku materiałów izotropowych liczba Poissona zazwyczaj mieści się w przedziale od 0,0 do 0,5. Gdy wartość wynosi 0,5 (np. dla gumy), należy zatem założyć, że nie mamy do czynienia z materiałem izotropowym.
Związek między modułem E, modułem G i liczbą Poissona dla materiału izotropowego jest opisany w równaniu Liczba Poissona.
Gdy wprowadzasz Własny materiał z jego izotropowymi właściwościami, RSTAB oblicza liczbę Poissona z wartości modułu E i modułu G. Tę wartość domyślną można w razie potrzeby zmienić w liście 'Typ definicji'.
Typ definicji
| E | G | (ν) | Liczba Poissona określana jest z modułu E i modułu G |
| E | (G) | ν | Moduł ścinania określany jest z modułu E i liczby Poissona |
| E | G | ν | Moduł E, moduł G i liczba Poissona są niezależne od siebie |
Ciężar właściwy / Gęstość
Ciężar właściwy γ opisuje masę materiału na jednostkę objętości. Jest ważny zwłaszcza dla przypadku obciążenia "Obciążenie własne": automatyczne obciążenie własne modelu jest obliczane z ciężaru właściwego i powierzchni przekrojów używanych prętów.
Gęstość ρ opisuje masę materiału na jednostkę objętości. Potrzebna jest do badań dynamicznych.
Współczynnik rozszerzalności termicznej
Współczynnik rozszerzalności termicznej α opisuje liniowy związek między zmianą temperatury a zmianą długości (wydłużenie materiału przy ogrzewaniu, skrócenie przy chłodzeniu).
Współczynnik rozszerzalności termicznej jest istotny dla rodzajów obciążeń 'Temperatura' i 'Zmiana temperatury'.
W zakładce Wartości materiałowe lub za pomocą przycisku
można sprawdzić dalsze właściwości.
Opcje
Pola wyboru w tej sekcji zakładki 'Podstawowy' umożliwiają wpływ na właściwości materiałowe. Po aktywowaniu opcji dodawane są nowe zakładki.
Własny materiał
Dla materiałów z biblioteki właściwości materiałowe są ustawione na stałe. Nie można ich więc zmieniać bezpośrednio w polach wprowadzania. Aby dostosować właściwości materiału, aktywuj pole wyboru 'Własny materiał'. Umożliwia to dostęp do pól wprowadzania podstawowych właściwości materiałowych w zakładce 'Podstawowy'. Można także zmieniać specyficzne właściwości w zakładce 'Wartości materiałowe' (patrz obrazek Dostosuj właściwości materiałowe). W zakładce 'Modyfikacja sztywności' można globalnie skalować moduły E i G za pomocą współczynnika (patrz obrazek Dostosuj sztywność materiałową).
Zależne od temperatury
Aby zdefiniować linowy elastyczny materiał z zależnymi od temperatury właściwościami naprężeniowo-odkształceniowymi, zaznacz pola wyboru 'Własny' oraz 'Zależne od temperatury'. Wówczas możesz określić właściwości materiałowe zależne od temperatury w zakładce Zależne od temperatury.
Wartości materiałowe
W zakładce Wartości materiałowe podano wszystkie właściwości materiałowe istotne dla analizy statycznej i wymiarowania w dodatkach.
Modyfikacja sztywności
Zakładka Modyfikacja sztywności jest wyświetlana, gdy zaznaczysz opcję Własny materiał w zakładce 'Podstawowy'. Możesz tutaj globalnie dostosować sztywność materiału, na przykład uwzględniając czynniki bezpieczeństwa lub zmniejszone właściwości materiałowe.
Na liście w sekcji 'Typ modyfikacji' są dostępne dwie możliwości:
- Współczynnik podziału dla modułów E i G
- Współczynnik mnożenia dla modułów E i G
Podaj w sekcji 'Parametry' współczynnik, za pomocą którego zostanie dostosowana sztywność materiału.
Zależne od temperatury
Zakładka Zależne od temperatury jest wyświetlana, gdy zaznaczysz w zakładce 'Podstawowy' opcje Własny materiał i Zależne od temperatury. Możesz tu opisać właściwości materiałowe zależne od temperatury. Właściwości materiałowe zależne od temperatury są brane pod uwagę dla obiektów obciążonych termicznie przez temperaturę lub zmianę temperatury. Przy obliczaniu obciążeń temperaturowych przyjmuje się końcową temperaturę danego kroku.
Wybierz w liście 'Zależna od temperatury właściwość' właściwość materiałową, na przykład moduł E. Następnie, za pomocą przycisku
, utwórz wymagane wiersze tabeli, aby móc wpisywać temperatury z przypisanymi wartościami w poszczególnych wierszach. Za pomocą przycisku
można też zaimportować dane z tabeli Excela.
'Referencyjna temperatura' ustala sztywność dla obiektów, które nie podlegają obciążeniom temperaturowym. Na przykład, przy wartości referencyjnej wynoszącej 300 °C, dla wszystkich prętów przyjmuje się zredukowany moduł E w tym punkcie krzywej temperatury.
Własna biblioteka materiałowa
Możesz zapisać własny materiał w bibliotece jako szablon. Dzięki temu nie musisz ponownie definiować właściwości materiałowych w innych projektach.
Zapisz materiał
Aby zapisać bieżący materiał jako własny, kliknij przycisk
po ustawieniu właściwości materiałowych w dolnej części sekcji 'Podstawowe właściwości materiałowe'.
Pojawi się okno dialogowe 'Nowy własny materiał'.
Wprowadź nazwę materiału w polu 'Nazwa'. Opcjonalnie możesz również dostosować właściwości materiałowe. Kliknij OK, aby zapisać własny materiał w bibliotece.
Wczytaj materiał
Aby wczytać własny materiał z biblioteki, kliknij przycisk
w sekcji 'Podstawowe właściwości materiałowe'.
Pojawi się okno dialogowe 'Edycja własnego materiału'. W tej bibliotece, zawierającej zapisane materiały (patrz obrazek Okno dialogowe 'Nowy własny materiał'), możesz wybrać odpowiedni wpis i zatwierdzić go przyciskiem OK.
Jeśli wczytałeś własny materiał i chcesz ogólnie zmieniać właściwości, możesz dostosować właściwości materiałowe za pomocą przycisku
(w sekcji 'Podstawowe właściwości materiałowe') w bibliotece.