Materiały

Do zdefiniowania przekrojów wymagane są materiały. Właściwości materiału mają wpływ na sztywności prętów.

Okno dialogowe 'Nowy materiał'

Nazwa

Materiałowi można nadać dowolną nazwę. Jeżeli opis jest zgodny z wpisem w bibliotece, program RSTAB importuje zapisane właściwości materiału. Aby wybrać materiał z biblioteki, należy kliknąć przycisk na końcu wiersza wprowadzania. Import materiałów został opisany w rozdziale Biblioteka materiałów.

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.

Typy materiałów

Model materiałowy

Lista oferuje parametry 'izotropowe | Liniowo sprężysta' i 'izotropowa | Drewno | Modele materiałowe liniowo sprężyste (pręty)' (dla materiałów drewnianych) do wyboru.

Wybór modelu materiałowego

Izotropowy liniowo sprężysty

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

Muszą być spełnione poniższe warunki:

• E 0
• G > 0
• ν > -1

Drewno izotropowe liniowo sprężyste (pręty)

Ten model materiałowy można wybrać dla materiałów typu 'Drewno'. Umożliwia na przykład przedstawienie właściwości płyty OSB w modelu pręta, z uwzględnieniem różnych sztywności w zależności od miejsca montażu. Można zdefiniować położenie deski w 'drewnie izotropowym | Liniowa sprężystość (pręty)' przy użyciu dwóch list.

Parametry drewnianego materiału izotropowego liniowo sprężystego dla prętów

moduł sprężystości

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

moduł ścinania

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 od 0,0 do 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.

Po wprowadzeniu Materiał zdefiniowany przez użytkownika i jego właściwości izotropowe, program RSTAB określa współczynnik Poissona's na podstawie wartości modułu sprężystości i modułu sprężystości poprzecznej. To domyślne ustawienie można w razie potrzeby zmienić na liście 'Typ definicji'.

Typ definicji właściwości materiału

Ciężar właściwy / gęstość

Ciężar właściwy γ określa ciężar materiału na jednostkę jego objętości. Parametr ten jest szczególnie istotny dla przypadku obciążenia typu 'Ciężar własny'. Automatyczny ciężar własny modelu jest określany na podstawie ciężaru właściwego i pól przekroju użytych prętów.

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.

Dostosowanie właściwości materiału

Modyfikacja sztywności

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

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

Dostosuj sztywność materiału

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

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.

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. Jeżeli ustawiono wartość odniesienia, na przykład 300 °C, zredukowany moduł sprężystości tego punktu krzywej temperatury zostanie zastosowany dla wszystkich prętów.