Материалы

1. материалы-меню#

Материалы необходимы для определения поверхностей, сечений и объемных тел. Свойства материалов влияют на жесткость этих объектов.

Имя

Вы можете задать любое имя для материала. Если обозначение совпадает с записью в библиотеке, RFEM считывает сохраненные свойства материала. Чтобы выбрать материал из библиотеки, нажмите кнопку в конце строки ввода. Использование материалов описано в разделе Библиотека материалов.

Для материалов из библиотеки основные показатели материала зафиксированы и не подлежат изменению. Если вы хотите использовать пользовательские значения материала, отметьте в разделе 'Опции' флажок Пользовательский материал (см. раздел Пользовательский материал).

Основные параметры

Вкладка Основные параметры управляет основными параметрами материала. Она также предлагает возможности управления особыми свойствами, которые вы можете задать в дополнительных вкладках.

Категории

В этом разделе вы задаете тип материала и модель материала.

Тип материала

Тип материала определяет, какие параметры и коэффициенты важны для расчета. Эта классификация также задает коэффициенты частичной безопасности материала, которые учитываются при расчетах в зависимости от стандарта.

Для материала из библиотеки предустановлен один из следующих типов материалов.

Модель материала

В списке доступны следующие модели материалов:

Изотропный | Линейно-упругий

Линейно-упругие свойства жесткости материала не зависят от направления. Они могут быть описаны следующим образом:

Принимаются следующие условия:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (для поверхностей и объемных тел; для стержней нет верхнего предела)

Матрица податливости (обратная к матрице жесткости) для поверхностей выглядит следующим образом:

Ортотропный | Линейно-упругий (поверхности)

В этой модели материала можно задать свойства жесткости, которые выражены по-разному в двух направлениях поверхности x и y. Это позволяет моделировать такие свойства, как у стекловолокна, ребристых плит или направления армирования бетонных плит. Оси x и y расположены перпендикулярно друг к другу в плоскости поверхности.

Чтобы задать разные свойства материала для направлений x и y, активируйте в разделе 'Опции' флажок Пользовательский материал. Затем на вкладке Ортотропный | Линейно-упругий (поверхности) можно задать параметры материала.

Для положительно определенной матрицы жесткости должны быть выполнены следующие условия:

• E_x > 0; E_y > 0
• G_yz > 0; G_xz > 0; G_xy > 0
• $$\left|{\mathrm{\nu }}_{\mathrm{xy}}\right|<\sqrt{\frac{{\mathrm{E}}_{\mathrm{x}}}{{\mathrm{E}}_{\mathrm{y}}}}$$

  коэффициент Пуассона

Коэффициент поперечной деформации может быть определен для обоих направлений ортотропии. Индексы для ν_xy и ν_yx присваиваются следующим образом: первый индекс указывает на деформацию в направлении напряжения, второй индекс указывает на отрицательную деформацию поперек направления напряжения.

Ортотропный | Линейно-упругий (объемные тела)

В трехмерной ортотропной модели материала можно отдельно определить упругую жесткость в каждом направлении объемного тела. Чтобы задать разные свойства материала для каждого направления, активируйте в разделе 'Опции' флажок Пользовательский материал. Затем на вкладке Ортотропный | Линейно-упругий (объемные тела) можно задать параметры материала.

Элементы матрицы жесткости, полученные из введенных данных, отображаются на вкладке 'Ортотропный | Линейно-упругий (объемные тела) - матрица жесткости'.

Изотропный | Древесина | Линейно-упругий (стержни)

Эта модель материала доступна для материалов типа 'Древесина'. Она позволяет моделировать, например, свойства ОСБ-плиты в стержневой модели, которая учитывает разные жесткости в зависимости от ориентации. Ориентацию плиты можно задать на вкладке Изотропный | Древесина | Линейно-упругий (стержни) через два списка.

Ортотропный | Древесина | Линейно-упругий (поверхности)

Для материалов типа 'Древесина' эта модель материала позволяет регулировать модуль упругости в зависимости от функции стены или плиты, а также модуль сдвига G_xy: ОСБ-плиты, например, имеют направленно-зависимые жесткости в зависимости от ориентации в модели.

Параметры жесткости можно задать на вкладке Ортотропный | Древесина | Линейно-упругий (поверхности). Для древесных материалов из библиотеки установлены стандартные значения. Чтобы задать разные свойства материала для каждого направления, предварительно активируйте в разделе 'Опции' флажок Пользовательский материал.

Основные показатели материала

В этом разделе вкладки 'Основные параметры' указаны важнейшие показатели материала.

Модуль упругости

Модуль E описывает отношение между нормальным напряжением и деформацией.

Модуль сдвига

Модуль сдвига G, также известный как модуль податливости, является вторым параметром для описания эластичного поведения линейного, изотропного и гомогенного материала. Деформация в этом случае обусловлена сдвиговым усилием.

Коэффициент поперечной деформации

Коэффициент поперечной деформации ν, также известный как коэффициент Пуассона, необходим для вычисления поперечной контракции. Для изотропных материалов обычно он лежит в диапазоне от 0,0 до 0,5. Если значение достигает 0,5 (например, для резины), можно предположить, что материал не является изотропным.

Связь между модулем упругости E, модулем сдвига G и коэффициентом поперечной деформации для изотропного материала описана в уравнении Коэффициент поперечной деформации.

Если вы вводите Пользовательский материал с его изотропными свойствами, RFEM рассчитывает коэффициент поперечной деформации из значений модулей E и G. При необходимости вы можете изменить эту установку в списке 'Тип определения'.

Тип определения

Удельный вес / Плотность

Удельный вес γ описывает вес материала на единицу объема. Это значение особенно важно для случая нагружения "Собственный вес": автоматическая нагрузка модели рассчитывается из удельного веса и поперечных сечений используемых стержней или поверхностей и объемных тел.

Плотность ρ описывает массу материала на единицу объема. Это значение необходимо для динамических исследований.

Коэффициент термического расширения

Коэффициент термического расширения α описывает линейную связь между изменением температуры и длины (удлинение материала при нагревании, сжатие при охлаждении).

Коэффициент термического расширения важен для нагрузок типа 'Температура' и 'Изменение температуры'.

Опции

Флажки в этом разделе вкладки 'Основные параметры' позволяют влиять на свойства материала. После активации опции добавляются новые вкладки.

Пользовательский материал

Для материалов из библиотеки показатели материала предустановлены. Следовательно, их нельзя непосредственно изменить в полях ввода. Чтобы настроить свойства материала, активируйте флажок 'Пользовательский материал'. Это сделает доступными поля ввода основных показателей материала на вкладке 'Основные параметры'. Также на вкладке 'Значения материала' можно изменить специфические для расчета показатели (см. изображение Настройка показателей материала). На вкладке 'Модификация жесткости' можно глобально масштабировать модули E и G с помощью коэффициента (см. изображение Настройка жесткости материала).

Зависимость от температуры

Чтобы задать линейно-упругий материал с температурно-зависимыми характеристиками напряжения-деформации, активируйте флажки 'Пользовательский' и 'Зависимость от температуры'. Затем вы можете задать температурно-зависимые характеристики материала на вкладке Зависимость от температуры.

Оценка стоимости

Для определения затрат используются материалы, назначенные отдельным объектам. Вы можете задать единичные затраты и единицы для объектов на вкладке Оценка стоимости.

Оценка выбросов CO₂

Оценка выбросов CO₂ также основывается на материалах, назначенных отдельным объектам. Вы можете задать удельные выбросы и единицы на вкладке Оценка выбросов CO₂.

Пользовательская текстура

Пользовательская текстура позволяет назначить материалу поверхность с текстурой. Объекты будут отображаться в режиме реалистичного рендеринга. Выберите в вкладке 'Пользовательская текстура' существующую запись или задайте новую текстуру с помощью кнопки (см. раздел Текстуры).

Значения материала

На вкладке Значения материала указаны все показатели материала, важные для статического анализа и расчетов в адд-онах.

Модификация жесткости

Вкладка Модификация жесткости отображается, если на вкладке 'Основные параметры' выбрана опция Пользовательский материал. Здесь вы можете глобально адаптировать жесткость материала, например, чтобы учесть коэффициенты безопасности или сниженные свойства материала.

В списке раздела 'Тип модификации' доступно два варианта:

• Коэффициент деления для модулей E и G
• Коэффициент умножения для модулей E и G

Укажите в разделе 'Параметры' коэффициент, с которым будет адаптирована жесткость материала.

Если материал имеет ортотропные свойства, вы можете на вкладке Ортотропный | Линейно-упругий адаптировать модули E и G, а также коэффициенты поперечной деформации (см. изображение Матрица жесткости). Если вы активируете опцию 'Задать элементы матрицы жесткости' на вкладке Ортотропный | Линейно-упругий | Матрица жесткости, вы также можете вручную задать элементы матрицы жесткости.

Зависимость от температуры

Вкладка Зависимость от температуры отображается, если на вкладке 'Основные параметры' выбраны опции Пользовательский материал и Зависимость от температуры. Здесь вы можете описать температурно-зависимые показатели материала. Температурно-зависимые свойства материала учитываются для объектов, подвергающихся термической нагрузке в виде температуры или изменения температуры. При расчете температурных нагрузок используется конечная температура каждого из шагов.

Выберите в списке 'Температурозависимый показатель' показатель материала, например, модуль E. Создайте с помощью кнопки необходимые строки таблицы, чтобы ввести температуры с соответствующими значениями построчно. С помощью кнопки данные также можно импортировать из таблицы Excel.

'Референсная температура' определяет жесткости для объектов, на которые не накладываются температурные нагрузки. При референсном значении, например, 300 °C, для всех стержней и поверхностей принимается пониженный модуль E в этой точке температурной кривой.

Пользовательская библиотека материалов

Вы можете сохранить пользовательский материал в библиотеке как шаблон. Таким образом, вам не придется заново определять свойства материала в последующих проектах.

Сохранение материала

Чтобы сохранить текущий материал как пользовательский, нажмите кнопку внизу раздела 'Основные показатели материала' после задания показателей.

Появится диалоговое окно 'Новое пользовательское материал'.

Введите название материала в поле 'Имя'. При необходимости можете настроить показатели материала. После нажатия OK пользовательский материал будет сохранен в библиотеке.

Загрузка материала

Чтобы загрузить пользовательский материал из библиотеки, нажмите кнопку в разделе 'Основные показатели материала'.

Появится диалоговое окно 'Редактирование пользовательского материала'. В этой библиотеке с вашими сохраненными материалами (см. изображение Диалог 'Новое пользовательское материал') вы можете выбрать нужную запись и применить ее, нажав OK.

Если вы загрузили пользовательский материал и хотите в целом изменить его свойства, вы можете адаптировать показатели материала с помощью кнопки (в разделе 'Основные показатели материала') в библиотеке.

Установка местоположения библиотеки

Библиотека с пользовательскими материалами по умолчанию сохраняется в файле user_library_material.dbm в каталоге конфигураций пользователя. Этот каталог можно проверить в Настройки программы.

Выберите в категории База данных запись Пользовательская библиотека материалов (1). Затем отобразите папку файла user_library_material.dbm с помощью кнопки (2). Если вы хотите использовать другую библиотеку материалов, расположенную на сетевом диске вашей компании, укажите путь к файлу и нажмите 'Сохранить'. Вы также можете передать файл на другой компьютер и там настроить путь в том же диалоге.

Оценка стоимости

Вкладка Оценка стоимости отображается, если на вкладке 'Основные параметры' выбрана опция Оценка стоимости.

Отметьте для структурных объектов 'Стержни', 'Поверхности' и 'Объемные тела', какие показатели материала важны для оценки стоимости: вес, объем или площадь и т.д.

Введите в колонке 'СЕ' значение, указывающее стоимость единицы материала. В списке в колонке 'Единица' доступны различные варианты для выбора.

Исходя из единичных затрат и свойств структурных объектов, связанных с материалом, программа напрямую определяет доли затрат.

'Общий вес' в конце таблицы показывает массу, полученную из суммирования всех активированных компонент веса материала. Также отображается процент массы, который этот материал имеет в общем весе всех материалов, активированных для расчета стоимости.

'Общая стоимость' показывает стоимость, которая получена из суммирования всех активированных компонент стоимости материала. Также отображается процент стоимости, которую этот материал имеет в общей стоимости всех материалов, активированных для расчета стоимости.

'Итоговая стоимость' получается из сложения общей стоимости всех материалов, активированных для расчета стоимости.

Оценка выбросов CO₂

Вкладка Оценка выбросов CO₂ отображается, если на вкладке 'Основные параметры' выбрана опция Оценка выбросов CO₂.

Отметьте для структурных объектов 'Стержни', 'Поверхности' и 'Объемные тела', какие показатели материала важны для оценки выбросов CO₂: вес, объем или площадь и т.д.

Введите в колонке 'Удельный выпуск' значение, которое показывает, сколько CO₂ выделяет единица материала. В списке в колонке 'Единица' доступны различные выбросные единицы для эквивалента CO₂.

Из удельных выпусков и свойств структурных объектов, связанных с материалом, программа получает доли выбросов CO₂. Расчет производится напрямую, а не через отдельную функцию, как в других адд-онах.

'Общая эмиссия' показывает эквиваленты CO₂, полученные из суммирования всех активированных компонент выбросов материала. Также отображается процент выбросов, которые этот материал имеет в общих выбросах всех материалов, активированных для оценки.

'Итоговая эмиссия' получается из сложения общей эмиссии всех материалов, активированных для оценки выбросов CO₂.