Материалы

1. Материалы нужны для определения поверхностей, поперечных сечений и объемных тел. Свойства материала учитываются при определении жесткости этих объектов.

Название

Вы можете задать любое название для материала. Если обозначение совпадает с записью в библиотеке, RFEM считывает соответствующие параметры материала. Чтобы выбрать материал из библиотеки, нажмите кнопку в конце строки ввода. О том, как импортировать материалы, читайте в разделе Материальная библиотека.

Для материалов из библиотеки параметры 'Основные характеристики материала' установлены и не могут быть изменены. Если вы хотите использовать пользовательские параметры материала, поставьте галочку в разделе 'Опции' напротив Пользовательский материал (см. раздел Пользовательский материал).

База

Вкладка База управляет основными параметрами материала. Она также предоставляет возможность управления специальными свойствами, которые можно установить в дополнительных вкладках.

Категории

В этом разделе вы задаете тип материала и модель материала.

Тип материала

Тип материала управляет, какие параметры и коэффициенты являются релевантными для расчета. Эта классификация также определяет частичные коэффициенты безопасности материала, которые учитываются в зависимости от норм.

Для материала из библиотеки установлен один из следующих типов:

Модель материала

В списке доступны следующие модели материала:

Изотропный | Линейно-упругий

Линейно-упругие жесткостные характеристики материала не зависят от направления. Они описываются следующим образом:

Соблюдаются следующие условия:

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

Матрица деформаций (обратная матрица жесткостей) для поверхностей имеет вид:

Ортотропный | Линейно-упругый (Поверхности)

С помощью этой модели материала можно определить жесткостные свойства, которые различаются в двух направлениях x и y поверхности. Это позволяет, например, отобразить свойства стеклопластиков, рифленых пластин или направления армирования перекрытий. Оси x и y поверхности перпендикулярны друг другу в плоскости поверхности.

Чтобы задать разные свойства для направлений x и y, активируйте опцию Пользовательский материал в разделе 'Опции'. Вкладка 'Ортотропный - Линейно-упругий (Поверхности)' позволяет установить параметры материала.

Для того чтобы обеспечить позитивно определенную матрицу жесткостей, 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

Ортотропный | Линейно-упругий (Объемные тела)

В трехмерной ортотропной модели материала можно отдельно задать упругие жесткости для каждого направления объемного тела. Чтобы определить разные свойства для каждого направления, активируйте опцию Пользовательский материал в разделе 'Опции'. Вкладка 'Ортотропный - Линейно-упругий (Объемные тела)' позволяет установить параметры материала.

Элементы матрицы жесткостей, вычисленные из введенных данных, указаны во вкладке 'Ортотропный - линейно-упругий (Объемные тела) - матрица жесткостей'.

Изотропный | Дерево | Линейно-упругий (Стержни)

Эта модель материала доступна для материалов типа 'Дерево'. Она позволяет, например, отобразить свойства ОСБ плиты в стержневой модели, которая учитывает различные жесткости в зависимости от положения установки. Положение плиты можно задать во вкладке 'Изотропный Дерево | Линейно-упругий (Стержни)' с помощью двух списков.

Ортотропный | Дерево | Линейно-упругий (Поверхности)

Для материалов типа 'Дерево' с этой моделью материала можно контролировать E-модуль относительно несущей способности в виде стены или плиты, а также модуль сдвига G_xy. ОСБ плиты, например, имеют направление зависимости жесткости в зависимости от положения установки в модели.

Параметры жесткости можно задать во вкладке 'Ортотропный Дерево | Линейно-упругий (Поверхности)'. Для материалов из библиотеки по умолчанию установлены стандартные значения. Чтобы определить разные свойства для каждого направления, активируйте опцию Пользовательский материал в разделе 'Опции'.

Основные характеристики материала

В этом разделе вкладки 'База' указаны основные показатели материала.

Модуль упругости

E-модуль описывает соотношение между нормальным напряжением и деформацией.

Модуль сдвига

Модуль сдвига G, также известный как модуль проскальзывания, является второй характеристикой для описания упругого поведения линейного, изотропного и однородного материала. Деформация в этом случае основана на напряжении сдвига.

Коэффициент Пуассона

Коэффициент Пуассона ν необходим для расчета поперечной деформации. У изотропных материалов он обычно находится в пределах от 0,0 до 0,5. Если значение составляет 0,5 (например, для резины), считается, что материал не изотропен.

Связь между модулем E, модулем G и коэффициентом Пуассона для изотропного материала описана в уравнении Коэффициент Пуассона.

Если вы вводите Пользовательский материал с изотропными свойствами, RFEM определяет коэффициент Пуассона из значений модулей E и G. При необходимости, вы можете изменить эту настройку в списке 'Тип определения'.

Тип определения

Удельный вес / Плотность

Удельный вес γ описывает вес материала на единицу объема. Эта характеристика особенно важна для случая нагрузки "Собственный вес": автоматическая собственная нагрузка модели определяется из удельного веса и поперечных сечений используемых стержней или поверхностей и объемов.

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

Коэффициент теплового расширения

Коэффициент теплового расширения α описывает линейную зависимость между изменением температуры и длиной (растяжение материала при нагреве, сжатие при охлаждении).

Коэффициент теплового расширения важен для видов нагрузки 'Температура' и 'Изменение температуры'.

Опции

Флажки в этом разделе вкладки 'База' позволяют влиять на свойства материала. После активации опции появляются новые вкладки.

Пользовательский материал

Для материалов из библиотеки свойства материала установлены жестко. Поэтому их нельзя изменить напрямую в полях ввода. Чтобы настроить свойства материала, активируйте флажок 'Пользовательский материал'. Это делает доступными поля ввода основных материал характеристик на вкладке 'База'. Также, вы можете изменить спецификационные параметры на вкладке 'Материал свойства' (см. изображение Настройка материал свойств). На вкладке 'Модификация жесткости' можно масштабировать модули E и G глобально, воспользовавшись фактором (см. изображение Настройка жесткости материала).

Зависимость от температуры

Чтобы определить линейно-упругий материал с температуро-зависимыми напряженными характеристиками, активируйте флажки 'Пользовательский' и 'Зависимость от температуры'. Затем можно установить температурозависимые параметры материала во вкладке Зависимость от температуры.

Материал свойства

На вкладке Материал свойства указаны все свойства материала, которые играют роль в статическом анализе и расчете в аддонах.

Изменение жесткости

Вкладка Изменение жесткости отображается, когда вы активируете опцию Пользовательский материал на вкладке 'База'. Здесь можно глобально изменить жесткость материала, чтобы учесть, например, коэффициенты безопасности или уменьшенные свойства материала.

В списке 'Тип модификации' доступны две опции:

• Делитель для модулей E и G
• Множитель для модулей E и G

Укажите коэффициент, с которым должна быть изменена жесткость материала, в разделе 'Параметры'.

Если материал имеет ортотропные свойства, во вкладке Ортотропный | Линейно-упругий можно скорректировать модули E, G и коэффициенты Пуассона (см. изображение Матрица жесткости). Если вы активируете 'Установка элементов матрицы жесткостей' во вкладке Ортотропный | Линейно-упругий | Матрица жесткости, то можно вручную установить элементы матрицы жесткости.

Зависимость от температуры

Вкладка Зависимость от температуры отображается, если вы активировали опции Пользовательский материал и Зависимость от температуры на вкладке 'База'. Вы можете установить здесь температурозависимые параметры материала. Температурозависимые свойства материала учитываются для объектов, подвергаемых температурной нагрузке или изменению температуры. При расчете температурных нагрузок принимается во внимание конечная температура каждого шага.

Выберите параметр материала из списка 'Температурозависимый параметр', например, E-модуль. С помощью кнопки создайте необходимые строки таблицы, чтобы ввести температуры с соответствующими значениями построчно. С помощью кнопки данные также можно импортировать из таблицы Excel.

'Референсная температура' устанавливает жесткости для объектов, которые не имеют температурные нагрузки. При референтном значении, например, 300 °C для всех стержней и поверхностей используется сниженный E-модуль этой точки кривой температуры.

Пользовательская материаловая библиотека

Вы можете сохранить пользовательский материал в библиотеке как шаблон. Это избавит вас от необходимости вновь определять материал свойства в других проектах.

Сохранение материала

Чтобы сохранить текущий материал в качестве пользовательского, нажмите кнопку после задания характеристик материала в разделе 'Основные характеристики материала'.

Откроется диалог 'Новый пользовательский материал'.

Введите название материала в поле 'Название'. При необходимости, вы можете настроить характеристики материала. Нажав OK, вы сохраните пользовательский материал в библиотеке.

Чтение материала

Чтобы импортировать пользовательский материал из библиотеки, нажмите кнопку в разделе 'Основные характеристики материала'.

Появится диалог 'Редактирование пользовательского материала'. В этой библиотеке, содержащей ваши сохраненные материалы (см. изображение Диалог 'Новый пользовательский материал'), вы можете выбрать нужный материал и затем подтвердить выбор, нажав OK.

Если вы импортировали пользовательский материал и хотите изменить его свойства, вы можете отредактировать характеристики материала в библиотеке с помощью кнопки (в разделе 'Основные характеристики материала').

Установка местоположения библиотеки

Библиотека с пользовательскими материалами по умолчанию хранится в файле user_library_material.dbm в каталоге пользовательских конфигураций. Этот каталог можно проверить в Опции программы.

В категории База данных выберите запись Пользовательская материаловая библиотека (1). Отобразите папку файла user_library_material.dbm с помощью кнопки (2). Если вы хотите использовать другую материаловую библиотеку, находящуюся на сетевом диске вашей компании, укажите путь к файлу и нажмите 'Сохранить'. Вы также можете передать ваш файл на другой компьютер и установить соответствующий путь в том же диалоге.