Materiały

Materiały są potrzebne do definiowania przekrojów. Właściwości materiału wpływają na sztywności prętów.

Okno dialogowe 'Nowy materiał'

Nazwa

Można nadać materiałowi dowolną nazwę. Jeśli oznaczenie odpowiada wpisowi w bibliotece, RSTAB wczytuje zapisane właściwości materiału. Aby wybrać materiał w bibliotece, należy kliknąć przycisk na końcu wiersza wprowadzania. Przejmowanie materiałów opisano w rozdziale Biblioteka materiałów.

W przypadku materiałów z biblioteki 'Podstawowe właściwości materiału' są ustawione na stałe i nie można ich zmieniać. Jeśli chcesz użyć własnych właściwości materiału, zaznacz w sekcji 'Opcje' pole wyboru Materiał zdefiniowany przez użytkownika (patrz sekcja Materiał zdefiniowany przez użytkownika).

Podstawy

Zakładka Podstawy zarządza podstawowymi parametrami materiału. Oferuje również opcje sterowania specjalnymi właściwościami, które można zdefiniować w dodatkowych zakładkach.

Kategorie

W tej sekcji określa się typ materiału i model materiałowy.

Typ materiału

Typ materiału steruje tym, które parametry i współczynniki są istotne w projektowaniu. Ta klasyfikacja określa również częściowe współczynniki bezpieczeństwa materiału, które są uwzględniane w projektowaniu w zależności od normy.

W przypadku materiału z biblioteki wstępnie ustawiony jest jeden z następujących typów materiałów.

Typy materiałów

Model materiałowy

Na liście dostępne są modele materiałowe 'Izotropowy | Liniowo sprężysty' oraz 'Izotropowy | Drewno | Liniowo sprężysty (pręty)' (dla materiałów drewnianych).

Wybór modelu materiałowego

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
• ν > -1

Izotropowy | Drewno | Liniowo sprężysty (pręty)

Ten model materiałowy jest dostępny dla materiałów typu 'Drewno'. Umożliwia on na przykład odwzorowanie właściwości płyty OSB w modelu prętowym, który uwzględnia różne sztywności w zależności od położenia montażowego. Położenie płyty można określić w zakładce 'Izotropowy | Drewno | Liniowo sprężysty (pręty)' za pomocą dwóch list.

Parametry drewnianego materiału izotropowego liniowo sprężystego dla prętów

Podstawowe właściwości materiału

W tej sekcji zakładki 'Podstawy' podane są najważniejsze właściwości materiału.

Sekcja 'Podstawowe właściwości materiału'

Moduł sprężystości

Moduł E opisuje stosunek między naprężeniem osiowym a odkształceniem.

Moduł ścinania

Moduł ścinania G, nazywany również modułem odkształcenia postaciowego, jest drugim parametrem opisującym zachowanie sprężyste liniowego, izotropowego i jednorodnego materiału. Odkształcenie opiera się w tym przypadku na naprężeniu stycznym.

Współczynnik Poissona

Współczynnik Poissona ν jest potrzebny do określenia odkształcenia poprzecznego. W przypadku materiałów izotropowych współczynnik Poissona zwykle mieści się w zakresie od 0,0 do 0,5. Od wartości 0,5 (np. guma) należy przyjąć, że nie mamy do czynienia z materiałem izotropowym.

Zależność między modułem E, modułem G i współczynnikiem Poissona dla materiału izotropowego opisano w równaniu Współczynnik Poissona.

Jeśli wprowadzasz Materiał zdefiniowany przez użytkownika z jego właściwościami izotropowymi, RSTAB określa współczynnik Poissona na podstawie wartości modułu E i G. To ustawienie domyślne można w razie potrzeby zmienić na liście 'Typ definicji'.

Typ definicji

Ciężar właściwy / Gęstość

Ciężar właściwy γ opisuje ciężar materiału na jednostkę objętości. Wartość ta jest szczególnie istotna dla przypadku obciążenia „Ciężar własny": automatyczny ciężar własny modelu jest wyznaczany na podstawie ciężaru właściwego i pól przekroju użytych prętów.

Gęstość ρ opisuje masę materiału na jednostkę objętości. Wartość ta jest potrzebna do analiz dynamicznych.

Współczynnik rozszerzalności cieplnej

Współczynnik rozszerzalności cieplnej α opisuje liniową zależność między zmianami temperatury i długości (wydłużenie materiału przy ogrzewaniu, skrócenie przy chłodzeniu).

Współczynnik rozszerzalności cieplnej ma znaczenie dla typów obciążenia 'Temperatura' i 'Zmiana temperatury'.

Opcje

Pola wyboru w tej sekcji zakładki 'Podstawy' umożliwiają wpływanie na właściwości materiału. Po aktywowaniu opcji dodawane są nowe zakładki.

Zakładka 'Opcje'

Materiał zdefiniowany przez użytkownika

W przypadku materiałów z biblioteki właściwości materiału są ustawione na stałe. Dlatego nie można ich bezpośrednio zmieniać w polach wprowadzania. Aby dostosować właściwości materiału, zaznacz pole wyboru 'Materiał zdefiniowany przez użytkownika'. Spowoduje to udostępnienie pól wprowadzania podstawowych właściwości materiału w zakładce 'Podstawy'. Podobnie można zmieniać właściwości specyficzne dla projektowania w zakładce 'Wartości materiału' (patrz rysunek Dostosowywanie właściwości materiału). W zakładce 'Modyfikacja sztywności' istnieje możliwość globalnego skalowania modułu E i G za pomocą współczynnika (patrz rysunek Dostosowywanie sztywności materiału).

Zależny od temperatury

Aby zdefiniować liniowo sprężysty materiał o zależnych od temperatury właściwościach naprężenie-odkształcenie, zaznacz pola wyboru 'Zdefiniowany przez użytkownika' i 'Zależny od temperatury'. Można wtedy określić zależne od temperatury właściwości materiału w zakładce Zależny od temperatury.

Szacowanie kosztów

Do określania kosztów wykorzystywane są materiały przypisane do poszczególnych obiektów. Koszty jednostkowe i jednostki obiektów można określić w zakładce Szacowanie kosztów.

Szacowanie emisji CO₂

Również szacowanie emisji CO₂ opiera się na materiałach przypisanych do poszczególnych obiektów. Emisje jednostkowe i jednostki można określić w zakładce Szacowanie emisji CO₂.

Tekstura zdefiniowana przez użytkownika

Za pomocą tekstury zdefiniowanej przez użytkownika można przypisać materiałowi strukturę powierzchni. Obiekty są wtedy wyświetlane w renderowaniu bardzo realistycznie. Wybierz istniejący wpis w zakładce 'Tekstura zdefiniowana przez użytkownika' lub zdefiniuj nową teksturę za pomocą przycisku (patrz rozdział Tekstury).

Wartości materiału

W zakładce Wartości materiału podane są wszystkie właściwości materiału, które odgrywają rolę w analizie statycznej i projektowaniu w dodatkach.

Dostosowanie właściwości materiału

Modyfikacja sztywności

Zakładka Modyfikacja sztywności jest wyświetlana, gdy w zakładce 'Podstawy' zaznaczono opcję Materiał zdefiniowany przez użytkownika. Można tutaj globalnie dostosować sztywność materiału, na przykład w celu uwzględnienia współczynników bezpieczeństwa lub zredukowanych właściwości materiału.

Dostosuj sztywność materiału

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

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

W sekcji 'Parametry' należy podać współczynnik, o który ma zostać dostosowana sztywność materiału.

Zależny od temperatury

Zakładka Zależny od temperatury jest wyświetlana, gdy w zakładce 'Podstawy' zaznaczono opcje Materiał zdefiniowany przez użytkownika i Zależny od temperatury. Można tutaj opisać zależne od temperatury właściwości materiału. Zależne od temperatury właściwości materiału są uwzględniane dla obiektów obciążonych termicznie przez temperaturę lub zmianę temperatury. Przy obliczaniu obciążeń temperaturowych stosowana jest temperatura końcowa danego kroku.

Definiowanie właściwości materiału zależnych od temperatury

Wybierz na liście 'Właściwość zależna od temperatury' właściwość materiału, na przykład moduł E. Następnie utwórz za pomocą przycisku wymagane wiersze tabeli, aby móc wprowadzać temperatury wraz z odpowiadającymi im wartościami wiersz po wierszu. Za pomocą przycisku dane można również zaimportować z tabeli programu Excel.

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

Biblioteka materiałów zdefiniowanych przez użytkownika

Materiał zdefiniowany przez użytkownika można zapisać w bibliotece jako szablon. Dzięki temu nie trzeba ponownie definiować właściwości materiału w kolejnych projektach.

Zapisywanie materiału

Aby zapisać bieżący materiał jako materiał zdefiniowany przez użytkownika, po określeniu właściwości materiału kliknij na dole sekcji 'Podstawowe właściwości materiału' przycisk .

Zapisywanie materiału niestandardowego w bibliotece

Pojawi się okno dialogowe 'Nowy materiał zdefiniowany przez użytkownika'.

Okno dialogowe "Nowy materiał niestandardowy"

Wpisz w polu 'Nazwa' oznaczenie materiału. W razie potrzeby można jeszcze dostosować właściwości materiału. Klikając OK, zapisujesz materiał zdefiniowany przez użytkownika w bibliotece.

Wczytywanie materiału

Aby wczytać materiał zdefiniowany przez użytkownika z biblioteki, kliknij w sekcji 'Podstawowe właściwości materiału' przycisk .

Importowanie userdefinianego materiału z biblioteki

Pojawi się okno dialogowe 'Edycja materiału zdefiniowanego przez użytkownika'. W tej bibliotece z zapisanymi materiałami (patrz rysunek Okno dialogowe 'Nowy materiał zdefiniowany przez użytkownika') można wybrać odpowiedni wpis, a następnie przejąć go, klikając OK.

Jeśli wczytano materiał zdefiniowany przez użytkownika i chcesz ogólnie zmienić jego właściwości, możesz dostosować właściwości materiału za pomocą przycisku (w sekcji 'Podstawowe właściwości materiału') w bibliotece.

Szacowanie kosztów

Zakładka Szacowanie kosztów jest wyświetlana, gdy w zakładce 'Podstawy' zaznaczono opcję Szacowanie kosztów.

Ustawianie jednostkowego kosztu i jednostki materiału

Zaznacz dla obiektów konstrukcyjnych 'Pręty', która wielkość materiału jest odpowiednio istotna dla szacowania kosztów: ciężar, objętość lub powierzchnia.

Wpisz w kolumnie 'Koszty jednostkowe' wartość, jaką kosztuje jedna jednostka materiału. Na liście w kolumnie 'Jednostka' dostępne są różne możliwości dla kosztów jednostkowych.

Na podstawie kosztów jednostkowych i właściwości prętów przypisanych do materiału program bezpośrednio określa proporcjonalne koszty.

'Ciężar sumaryczny' na końcu tabeli pokazuje masę, która wynika z sumowania wszystkich aktywowanych mas częściowych materiału. Ponadto wyświetlany jest udział ciężaru sumarycznego, jaki ten materiał ma w masie wszystkich materiałów aktywowanych do szacowania kosztów.

'Koszty sumaryczne' pokazują cenę, która wynika z sumowania wszystkich aktywowanych kosztów częściowych materiału. Ponadto wyświetlany jest udział kosztów, jaki ten materiał ma w całkowitej cenie wszystkich materiałów aktywowanych do szacowania kosztów.

'Koszty całkowite' wynikają z dodania kosztów sumarycznych wszystkich materiałów aktywowanych do szacowania kosztów.

Szacowanie emisji CO₂

Zakładka Szacowanie emisji CO₂ jest wyświetlana, gdy w zakładce 'Podstawy' zaznaczono opcję Szacowanie emisji CO₂.

Definiowanie emisji jednostkowych i jednostek dla materiału

Zaznacz dla obiektów konstrukcyjnych 'Pręty', która wielkość materiału jest odpowiednio istotna dla szacowania emisji CO₂: ciężar, objętość lub powierzchnia itd.

Wpisz w kolumnie 'Emisja jednostkowa' wartość, jaką jedna jednostka materiału powoduje emisji CO₂. Na liście w kolumnie 'Jednostka' dostępne są różne jednostki emisji dla ekwiwalentów CO₂.

Na podstawie emisji jednostkowych i właściwości obiektów konstrukcyjnych przypisanych do materiału program określa proporcjonalne emisje CO₂. Obliczenia są więc wykonywane bezpośrednio, a nie jak w innych dodatkach za pomocą osobnej funkcji.

'Emisja sumaryczna' pokazuje ekwiwalenty CO₂, które wynikają z sumowania wszystkich aktywowanych emisji częściowych materiału. Ponadto wyświetlany jest udział emisji, jaki ten materiał ma w całkowitych emisjach wszystkich materiałów aktywowanych do szacowania.

'Emisja całkowita' wynika z dodania emisji sumarycznych wszystkich materiałów aktywowanych do szacowania emisji CO₂.