Материалы

Материалы необходимы для определения поверхностей, сечений и тел. Свойства материала учитываются в жёсткостях этих объектов.

Имя

Можно задать любое имя материала. Если наименование совпадает с записью в базе данных, RFEM загружает сохранённые характеристики материала. Чтобы выбрать материал в базе данных, нажмите кнопку в конце строки ввода. Импорт материалов описан в главе База данных материалов.

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

Основа

Вкладка Основа управляет основными параметрами материала. Она также предоставляет возможности управления особыми свойствами, которые можно задать на дополнительных вкладках.

Категории

В этом разделе задаются тип материала и модель материала.

Тип материала

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

Для материала из базы данных один из следующих типов материала задан по умолчанию.

Модель материала

В списке доступны для выбора следующие модели материала:

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 сверху не ограничено)

Матрица податливости (обратная матрица жесткости) для поверхностей имеет вид:

Ортотропный | Линейно упругий (поверхности)

В этой модели материала можно задать свойства жёсткости, по-разному выраженные в двух направлениях поверхности x и y. Таким образом можно, например, описать свойства стеклопластика, ребристых перекрытий или направления напряжения армированных перекрытий. Оси поверхности x и y перпендикулярны друг другу в плоскости поверхности.

Чтобы задать различные свойства материала для направления x и направления y, активируйте флажок Пользовательский материал в разделе «Опции». Затем на вкладке Ортотропный | Линейно упругий (поверхности) можно задать параметры материала.

Для положительно определённой матрицы жесткости 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 у ν_xy и ν_yx 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 задать отдельно для всех направлений тела. Чтобы задать различные свойства материала для каждого направления, активируйте флажок Пользовательский материал в разделе «Опции». Затем на вкладке Ортотропный | Линейно упругий (тела) можно задать параметры материала.

Элементы матрицы жесткости, рассчитанные на основе введённых данных, указываются на вкладке «Ортотропный | Линейно упругий (тела) — Матрица жесткости».

Изотропный | Древесина | Линейно упругий (стержни)

Эта модель материала доступна для материалов типа «Древесина». С её помощью можно, например, описать свойства OSB-плиты в стержневой модели, учитывающей различные жёсткости в зависимости от монтажного положения. Расположение плиты можно задать на вкладке Изотропный | Древесина | Линейно упругий (стержни) с помощью двух списков.

Ортотропный | Древесина | Линейно упругий (поверхности)

Для материалов типа «Древесина» с помощью этой модели материала можно управлять модулем упругости с точки зрения несущего действия в виде стены или плиты, а также модулем сдвига G_xy: например, OSB-плиты в зависимости от монтажного положения в модели обладают направленно-зависимыми жёсткостями.

Параметры жёсткости можно задать на вкладке Ортотропный | Древесина | Линейно упругий (поверхности). Для древесных материалов из базы данных заданы стандартные значения. Чтобы задать различные свойства материала для каждого направления, сначала активируйте флажок Пользовательский материал в разделе «Опции».

Основные характеристики материала

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

Модуль упругости

Модуль упругости описывает соотношение между осевым напряжением и деформацией.

Модуль сдвига

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

Коэффициент Пуассона

Коэффициент поперечной деформации ν, также называемый коэффициентом Пуассона, необходим для определения поперечного сжатия. У изотропных материалов коэффициент Пуассона обычно находится между 0,0 и 0,5. При значении от 0,5 (например, резина) следует предположить, что материал не является изотропным.

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

Если вы вводите Пользовательский материал с его изотропными свойствами, RFEM определяет коэффициент Пуассона из значений модулей E и G. Эту настройку по умолчанию можно при необходимости изменить в списке «Тип задания».

Тип задания

1. table.uni#

width=18%|width=82% E | G | (ν) |Коэффициент Пуассона определяется из модулей E и G E | (G) | ν |Модуль сдвига определяется из модуля упругости и коэффициента Пуассона E | G | ν |Модуль упругости, модуль сдвига и коэффициент Пуассона независимы друг от друга

1. /

Удельный вес / Плотность

Удельный вес γ описывает вес материала на единицу объёма. Это указание особенно важно для случая нагрузки «Собственный вес»: автоматический собственный вес модели определяется из удельного веса и площадей сечений используемых стержней либо из поверхностей и тел.

Плотность ρ описывает массу материала на единицу объёма. Это указание необходимо для динамических исследований.

Коэффициент температурного расширения

Коэффициент температурного расширения α описывает линейную связь между температурными и дли­ненными изменениями (деформация материала при нагреве, сжатие при охлаждении).

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

1. banner.tip

Опции

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

Пользовательский материал

У материалов из базы данных характеристики материала жёстко заданы по умолчанию. Поэтому их нельзя изменить непосредственно в полях ввода. Чтобы настроить свойства материала, активируйте флажок «Пользовательский материал». Тем самым поля ввода основных характеристик материала на вкладке «Основа» становятся доступными. Аналогично на вкладке «Значения материала» можно изменить характеристики, относящиеся к расчёту (см. рисунок Настройка характеристик материала). На вкладке «Изменение жёсткости» можно глобально масштабировать модули E и G с помощью коэффициента (см. рисунок Настройка жёсткости материала).

1. banner.text

Температурно-зависимый

Чтобы задать линейно упругий материал с температурно-зависимыми свойствами «напряжение — деформация», активируйте флажки «Пользовательский» и «Температурно-зависимый». Затем можно задать температурно-зависимые характеристики материала на вкладке Температурно-зависимый.

Оценка стоимости

Для определения стоимости используются материалы, назначенные отдельным объектам. Штучные затраты и единицы объектов можно задать на вкладке Оценка стоимости.

Оценка выбросов CO₂

Оценка выбросов CO₂ также основывается на материалах, назначенных отдельным объектам. Удельные выбросы и единицы можно задать на вкладке Оценка выбросов CO₂.

Пользовательская текстура

С помощью пользовательской текстуры можно назначить материалу структуру поверхности. Объекты отображаются в рендеринге очень реалистично. На вкладке «Пользовательская текстура» выберите 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 расчёта и расчёта в дополнениях.

1. banner.info

Изменение жёсткости

Вкладка Изменение жёсткости отображается, если на вкладке «Основа» установлена опция Пользовательский материал. Здесь можно глобально настроить жёсткость материала, например чтобы учесть коэффициенты надёжности или пониженные свойства материала.

В списке раздела «Тип изменения» доступны для выбора две возможности:

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

В разделе «Параметр» укажите коэффициент, на который должна быть настроена жёсткость материала.

1. banner.important

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

Температурно-зависимый

Вкладка Температурно-зависимый отображается, если на вкладке «Основа» установлены флажки Пользовательский материал и Температурно-зависимый. Здесь можно описать температурно-зависимые характеристики материала. Температурно-зависимые свойства материала учитываются для объектов, которые подвергаются тепловому воздействию через температуру или изменение температуры. При расчёте температурных нагрузок принимается конечная температура соответствующего шага.

В списке «Температурно-зависимая характеристика» выберите характеристику материала, например модуль упругости. Затем с помощью кнопки создайте необходимые строки таблицы, чтобы вносить температуры с соответствующими значениями построчно. С помощью кнопки данные также можно импортировать из таблицы Excel.

«Эталонная температура» задаёт жёсткости для объектов, которые не имеют температурных нагрузок. Например, при эталонном значении 300 °C для всех стержней и поверхностей принимается пониженный модуль упругости этой точки температурной кривой.

Пользовательская база данных материалов

Пользовательский материал можно сохранить в базе данных как шаблон. Тогда не нужно снова задавать свойства материала в других проектах.

1. banner.tip

Появится диалоговое окно «Новый пользовательский материал».

Введите в поле «Имя» обозначение материала. При необходимости можно настроить характеристики материала. С помощью OK сохраните пользовательский материал в базе данных.

Чтение материала

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

Появится диалоговое окно «Редактирование пользовательского материала». В этой базе данных с вашими сохранёнными материалами (см. рисунок Диалоговое окно «Новый пользовательский материал») можно выбрать подходящую запись и затем принять её с помощью OK.

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

Задание места хранения базы данных

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

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

Оценка стоимости

Вкладка Оценка стоимости отображается, если на вкладке «Основа» установлен флажок Оценка стоимости.

Установите флажки у конструктивных объектов «Стержни», «Поверхности» и «Тела», указав, какая характеристика материала релевантна для оценки стоимости: вес, объём или поверхность и т. д.

В столбце «Штучные затраты» введите значение, которое стоит единица материала. В списке столбца «Единица» доступны различные возможности для удельных затрат.

1. banner.text

Оценка выбросов CO₂

Вкладка Оценка выбросов CO₂ отображается, если на вкладке «Основа» установлен флажок Оценка выбросов CO₂.

Установите флажки у конструктивных объектов «Стержни», «Поверхности» и «Тела», указав, какая характеристика материала релевантна для оценки выбросов CO₂: вес, объём или поверхность и т. д.

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

Из удельных выбросов и свойств конструктивных объектов, назначенных материалу, программа определяет долю выбросов CO₂. Расчёт выполняется, таким образом, непосредственно, а не через отдельную функцию, как в других дополнениях.

«Суммарные выбросы» показывают CO₂-эквиваленты, полученные суммированием всех активированных частичных выбросов материала. Кроме того, указывается доля выбросов, которую этот материал имеет в общих выбросах всех материалов, активированных для оценки.

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