Материалы

Материалы необходимы для определения поверхностей, сечений и тел. Свойства материалов входят в жёсткости этих объектов.

Название

Вы можете задать для материала любое имя. Если название совпадает с записью в базе данных, RFEM считывает занесённые характеристики материала. Чтобы выбрать материал в базе данных, нажмите кнопку в конце строки ввода. Принятие материалов описано в главе База данных материалов.

Для материалов из базы данных «Основные характеристики материала» фиксированы и не могут быть изменены. Если вы хотите использовать пользовательские характеристики материала, установите флажок Пользовательский материал в разделе «Опции» (см. раздел Пользовательский материал).

Основные

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

Категории

В этом разделе вы задаёте тип материала и модель материала.

Тип материала

Тип материала определяет, какие параметры и коэффициенты важны при расчёте. Эта классификация также задаёт частичные коэффициенты надежности материала, которые учитываются при расчёте в зависимости от нормы.

Для материала из базы данных предустановлен один из следующих типов материалов.

Модель материала

В списке доступны следующие модели материалов:

Изотропный | Линейно-упругий

Линейно-упругие свойства жёсткости материала не зависят от направления. Их можно описать следующим образом:

Действуют следующие условия:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (для поверхностей и тел; для стержней без ограничения сверху)

Матрица податливости (обратная матрице жёсткости) для поверхностей имеет вид:

Ортотропный | Линейно-упругий (поверхности)

В этой модели материала можно задать свойства жёсткости, которые различаются в двух направлениях поверхности x и y. Таким образом можно, например, отобразить свойства стеклопластика, ребристых перекрытий или направлений армирования железобетонных плит. Оси поверхности x и y находятся в плоскости поверхности перпендикулярно друг другу.

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

Для положительно определённой матрицы жёсткости должны выполняться 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 Пуассона можно задать для обоих направлений ортотропии. Индексы для ν_xy и ν_yx при этом имеют следующее значение: первый индекс обозначает деформацию в направлении напряжения, второй индекс — отрицательную деформацию поперёк направления напряжения.

Ортотропный | Линейно-упругий (тела)

В трёхмерной ортотропной модели материала упругие жёсткости можно задавать отдельно по всем направлениям тела. Чтобы задать разные свойства материала для каждого направления, активируйте в разделе «Опции» флажок Пользовательский материал. Затем на вкладке Ортотропный | Линейно-упругий (тела) вы можете задать параметры материала.

Элементы матрицы жёсткости, определённые по введённым данным, указаны на вкладке «Ортотропный | Линейно-упругий (тела) - Матрица жёсткости».

Изотропный | Дерево | Линейно-упругий (стержни)

Эта модель материала доступна для материалов типа «Дерево». С её помощью вы можете, например, отобразить свойства OSB-плиты в стержневой модели, учитывая различные жёсткости в зависимости от положения монтажа. Положение плиты вы можете задать на вкладке Изотропный | Дерево | Линейно-упругий (стержни) с помощью двух списков.

Ортотропный | Дерево | Линейно-упругий (поверхности)

Для материалов типа «Дерево» с помощью этой модели материала можно управлять модулем упругости в зависимости от несущего действия как стена или плита, а также модулем сдвига G_xy: OSB-плиты, например, имеют зависящие от направления жёсткости в зависимости от положения монтажа в модели.

Параметры жёсткости можно задать на вкладке Ортотропный | Дерево | Линейно-упругий (поверхности). Для материалов дерева из базы данных предустановлены стандартные значения. Чтобы задать разные свойства материала для каждого направления, предварительно активируйте в разделе «Опции» флажок Пользовательский материал.

Основные характеристики материала =

В этом разделе вкладки «Основные» указаны важнейшие характеристики материала.

Модуль упругости

Модуль упругости описывает отношение между осевым напряжением и деформацией.

Модуль сдвига

Модуль сдвига G, также называемый модулем скольжения, является второй характеристикой для описания упругого поведения линейного, изотропного и однородного материала. Деформация в этом случае основана на касательном напряжении.

Коэффициент Пуассона

Коэффициент Пуассона ν, также называемый коэффициентом поперечной деформации, необходим для определения поперечного сжатия. У изотропных материалов коэффициент Пуассона обычно находится в диапазоне от 0,0 до 0,5. Начиная со значения 0,5 (например, резина), следует предполагать, что материал не является изотропным.

Связь между модулем упругости, модулем сдвига и коэффициентом Пуассона для изотропного материала описана в уравнении Коэффициент Пуассона.

Если вы вводите Пользовательский материал с его изотропными свойствами, RFEM определяет коэффициент Пуассона по значениям модуля упругости и модуля сдвига. Эту предустановку вы можете при необходимости изменить в списке «Тип определения».

Тип определения

Удельный вес / Плотность

Удельный вес γ описывает вес материала на единицу объёма. Эта величина особенно важна для загружения «Собственный вес»: автоматический собственный вес модели определяется из удельного веса и площадей сечений используемых стержней или поверхностей и тел.

Плотность ρ описывает массу материала на единицу объёма. Эта величина необходима для динамических расчётов.

Коэффициент температурного расширения

Коэффициент температурного расширения α описывает линейную зависимость между изменениями температуры и длины (деформация материала при нагревании, сжатие при охлаждении).

Коэффициент температурного расширения важен для типов нагрузки «Температура» и «Изменение температуры».

Опции

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

Пользовательский материал

Для материалов из базы данных характеристики материала фиксированы. Поэтому их нельзя напрямую изменить в полях ввода. Чтобы адаптировать свойства материала, активируйте флажок «Пользовательский материал». Таким образом, поля ввода основных характеристик материала на вкладке «Основные» становятся доступными. Вы также можете изменить расчётные характеристики на вкладке «Значения материала» (см. рисунок Адаптация характеристик материала). На вкладке «Изменение жёсткости» есть возможность глобально масштабировать модуль упругости и модуль сдвига с помощью коэффициента (см. рисунок Адаптация жёсткости материала).

Зависимый от температуры

Чтобы определить линейно-упругий материал с зависящими от температуры свойствами напряжения и деформации, активируйте флажки «Пользовательский» и «Зависимый от температуры». Затем вы можете задать зависящие от температуры характеристики материала на вкладке Зависимый от температуры.

Оценка стоимости

Для определения стоимости используются материалы, назначенные отдельным объектам. Вы можете задать стоимость за единицу и единицы объектов на вкладке Оценка стоимости.

Оценка выбросов CO₂

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

Пользовательская текстура

С помощью пользовательской текстуры вы можете назначить материалу структуру поверхности. Объекты будут отображаться при рендеринге очень реалистично. Выберите на вкладке «Пользовательская текстура» существующую запись или определите новую текстуру с помощью кнопки (см. главу Текстуры).

Значения материала

На вкладке Значения материала указаны все характеристики материала, которые играют роль для статического анализа и расчёта в аддонах.

Изменение жёсткости

Вкладка Изменение жёсткости отображается, если на вкладке «Основные» вы установили флажок Пользовательский материал. Здесь вы можете глобально адаптировать жёсткость материала, например, чтобы учесть коэффициенты безопасности или пониженные свойства материала.

В списке раздела «Тип модификации» доступны два варианта:

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

Укажите в разделе «Параметр» коэффициент, на который следует адаптировать жёсткость материала.

Если имеется материал с ортотропными свойствами, на вкладке Ортотропный | Линейно-упругий можно адаптировать модули E и G, а также коэффициенты Пуассона (см. рисунок Матрица жёсткости). Если на вкладке Ортотропный | Линейно-упругий | Матрица жёсткости вы активируете опцию «Задать элементы матрицы жёсткости», вы также можете вручную задать элементы матрицы жёсткости.

Зависимый от температуры

Вкладка Зависимый от температуры отображается, если на вкладке «Основные» вы установили флажки Пользовательский материал и Зависимый от температуры. Здесь вы можете описать зависящие от температуры характеристики материала. Зависящие от температуры свойства материала учитываются для объектов, которые подвергаются термическому воздействию температуры или изменения температуры. При расчёте температурных нагрузок используется конечная температура соответствующего шага.

Выберите в списке «Зависящая от температуры характеристика» характеристику материала, например, модуль упругости. Затем создайте с помощью кнопки необходимые строки таблицы, чтобы вы могли построчно ввести температуры с соответствующими значениями. С помощью кнопки данные можно также импортировать из таблицы Excel.

«Опорная температура» задаёт жёсткости для объектов, у которых нет температурных нагрузок. При опорном значении, например, 300 °C, для всех стержней и поверхностей применяется пониженный модуль упругости этой точки температурной кривой.

Пользовательская база данных материалов

Вы можете сохранить пользовательский материал в базе данных в качестве шаблона. Таким образом, вам не нужно снова определять свойства материала в других проектах.

Сохранить материал

Чтобы сохранить текущий материал как пользовательский материал, после задания характеристик материала нажмите внизу в разделе «Основные характеристики материала» кнопку .

Появится диалоговое окно «Новый пользовательский материал».

Введите в поле «Имя» обозначение материала. При необходимости вы можете дополнительно адаптировать характеристики материала. Нажмите OK, чтобы сохранить пользовательский материал в базе данных.

Загрузить материал

Чтобы загрузить пользовательский материал из базы данных, нажмите в разделе «Основные характеристики материала» кнопку .

Появится диалоговое окно «Редактировать пользовательский материал». В этой базе данных с вашими сохранёнными материалами (см. рисунок Диалоговое окно «Новый пользовательский материал») вы можете выбрать подходящую запись и затем подтвердить её с помощью OK.

Если вы загрузили пользовательский материал и хотите в целом изменить свойства, вы можете адаптировать характеристики материала с помощью кнопки (в разделе «Основные характеристики материала») в базе данных.

Задать место хранения базы данных

База данных с пользовательскими материалами по умолчанию хранится в файле user_library_material.dbm в каталоге пользовательских конфигураций. Этот каталог вы можете проверить в Параметры программы.

Выберите в категории База данных запись Пользовательская база данных материалов (1). Затем отобразите папку файла user_library_material.dbm с помощью кнопки (2). Если вы хотите использовать другую базу данных материалов, которая находится на сетевом диске вашей компании, задайте каталог файла и нажмите «Сохранить». Вы также можете перенести свой файл на другой компьютер и там в том же диалоговом окне настроить путь хранения.

Оценка стоимости

Вкладка Оценка стоимости отображается, если на вкладке «Основные» вы установили флажок Оценка стоимости.

Установите флажки для структурных объектов «Стержни», «Поверхности» и «Тела», чтобы указать, какая характеристика материала важна для оценки стоимости: вес, объём или площадь и т. д.

Введите в столбце «Стоимость за единицу» значение, которое стоит одна единица материала. В списке столбца «Единица» доступны различные варианты единиц стоимости.

Из стоимости за единицу и свойств структурных объектов, назначенных материалу, программа непосредственно определяет пропорциональные затраты.

«Суммарный вес» в конце таблицы показывает массу, которая получается в результате суммирования всех активированных частичных весов материала. Кроме того, отображается доля суммарного веса, которую этот материал составляет от массы всех материалов, активированных для оценки стоимости.

«Суммарные затраты» показывают цену, которая получается в результате суммирования всех активированных частичных затрат материала. Кроме того, отображается доля затрат, которую этот материал составляет от общей цены всех материалов, активированных для оценки стоимости.

«Общие затраты» получаются путём сложения суммарных затрат всех материалов, активированных для оценки стоимости.

Оценка выбросов CO₂

Вкладка Оценка выбросов CO₂ отображается, если на вкладке «Основные» вы установили флажок Оценка выбросов CO₂.

Установите флажки для структурных объектов «Стержни», «Поверхности» и «Тела», чтобы указать, какая характеристика материала важна для оценки выбросов CO₂: вес, объём или площадь и т. д.

Введите в столбце «Удельные выбросы» значение, которое одна единица материала вызывает в виде CO₂. В списке столбца «Единица» доступны различные единицы выбросов для CO₂-эквивалентов.

Из удельных выбросов и свойств структурных объектов, назначенных материалу, программа определяет пропорциональные выбросы CO₂. Таким образом, расчёт выполняется напрямую, а не через отдельную функцию, как в других аддонах.

«Суммарные выбросы» показывают CO₂-эквиваленты, которые получаются в результате суммирования всех активированных частичных выбросов материала. Кроме того, отображается доля выбросов, которую этот материал составляет от общих выбросов всех материалов, активированных для оценки.

«Общие выбросы» получаются путём сложения суммарных выбросов всех материалов, активированных для оценки выбросов CO₂.