Материалы

Для определения поверхностей, сечений и объемных тел необходимы материалы. Свойства материалов учитываются при расчетах жесткости этих объектов.

Название

Вы можете задать любое название для материала. Если наименование совпадает с записью в библиотеке, RFEM читает сохраненные параметры материала. Чтобы выбрать материал из библиотеки, нажмите кнопку в конце строки ввода. Описание переноса материалов доступно в главе Materialbibliothek.

У материалов из библиотеки 'Основные параметры материала' фиксированы и не подлежат изменению. Если вы хотите использовать настраиваемые параметры материала, отметьте флажок Пользовательский материал в разделе 'Опции' (подробнее в разделе Пользовательский материал).

База

Вкладка База управляет основными параметрами материала. Также она предоставляет возможности управления особыми свойствами, которые вы можете задать в дополнительных вкладках.

Категории

В этом разделе устанавливаются тип материала и модель материала.

Тип материала

Тип материала определяет, какие параметры и коэффициенты важны для расчета. Этой классификацией также задаются частные коэффициенты безопасности материала, которые учитываются в расчетах в зависимости от стандарта.

Для материала из библиотеки по умолчанию установлен один из следующих типов материалов.

Модель материала

В списке доступны следующие модели материала:

Изотропный | Линейно упругий

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

Действуют следующие условия:

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

Обратная матрица жесткости для поверхностей выражается следующим образом:

Ортотропный | Линейно упругий (Поверхности)

В этой модели материала можно определить свойства жесткости, которые по-разному действуют в двух направлениях поверхности x и y. Это позволяет моделировать свойства стекловолокнистого пластика, ребристых потолков или направлений армирования плит. Оси x и y поверхности взаимно перпендикулярны в плоскости поверхности.

Чтобы задать разные свойства материала для направлений x и y, установите флажок Пользовательский материал в разделе 'Опции'. Вкладка Ортотропный | Линейно упругий (Поверхности) позволяет вам тогда задавать параметры материала.

Для обеспечения положительной определенности 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 Пуассона можно определить для обоих ортотропных направлений. Индексы для ν_xy и ν_yx присваиваются следующим образом: первый индекс указывает направление деформации в направлении напряжения, второй индекс — отрицательную деформацию в направлении поперек напряжения.

Ортотропный | Линейно упругий (Объемные тела)

В трехмерной ортотропной модели материала вы можете задавать упругие жесткости отдельно для каждого направления объема тела. Чтобы определить разные свойства материала для каждого направления, установите флажок Пользовательский материал в разделе 'Опции'. Вкладка Ортотропный | Линейно упругий (Объемные тела) позволяет вам тогда задавать параметры материала.

Элементы матрицы жесткости, вычисленные на основе введенных данных, указаны во вкладке 'Ортотропный | Линейно упругий (Объемные тела) - Матрица жесткости'.

Изотропный | Древесина | Линейно упругий (Стержни)

Эта модель материала доступна для материалов типа 'Древесина'. С ее помощью можно моделировать, например, свойства OSB-панели в стержневой модели, которая учитывает различные жесткости в зависимости от положения при установке. Положение панели можно задать во вкладке Изотропный | Древесина | Линейно упругий (Стержни) через два списка.

Ортотропный | Древесина | Линейно упругий (Поверхности)

Для материалов типа 'Древесина' эта модель материала позволяет задавать модуль упругости в зависимости от несущей способности в роли стены или плиты, а также модуль сдвига G_xy: OSB-панели, например, имеют направленную жесткость в зависимости от положения в модели.

Параметры жесткости можно определить во вкладке Ортотропный | Древесина | Линейно упругий (Поверхности). Для древесных материалов из библиотеки установлены стандартные значения. Чтобы задать различные свойства материала для каждого направления, сначала отметьте флажок Пользовательский материал в разделе 'Опции'.

Основные параметры материала

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

Модуль упругости

Модуль упругости E описывает зависимость между нормальным напряжением и деформацией.

Модуль сдвига

Модуль сдвига G, также известный как модуль скольжения, является второй величиной для описания упругих свойств линейного, изотропного и однородного материала. Деформация в этом случае основана на сдвиговом напряжении.

Коэффициент Пуассона

Коэффициент Пуассона ν, также известный как число Пуассона, используется для определения поперечной деформации. Для изотропных материалов коэффициент Пуассона обычно находится в диапазоне от 0,0 до 0,5. Если значение составляет 0,5 (например, для резины), предполагается, 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 материал как Пользовательский материал с изотропными свойствами, RFEM определит коэффициент Пуассона из значений модулей E и G. Вы можете изменить этот параметр при необходимости в списке 'Тип определения'.

Тип определения

Удельный вес / Плотность

Удельный вес γ описывает вес материала на единицу объёма. Это значение особенно важно для случая нагрузки "Собственный вес": автоматическая собственная нагрузка модели определяется из удельного веса и поперечных сечений использованных стержней или поверхностей и объемов.

Плотность ρ описывает массу материала на единицу объёма. Это значение используется для динамических исследований.

Коэффициент теплового расширения

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

Коэффициент теплового расширения актуален для типов нагрузки 'Температура' и 'Изменение температуры'.

Опции

Флажки в этом разделе вкладки 'База' позволяют изменять свойства материала. После активации одной из опций добавляются новые вкладки.

Пользовательский материал

У материалов из библиотеки параметры материала фиксированы. Их нельзя изменить напрямую в полях ввода. Чтобы изменить свойства материала, отметьте флажок 'Пользовательский материал'. Это сделает доступными поля ввода основных параметров материала на вкладке 'База'. Также вы можете изменить специфические параметры расчета на вкладке 'Параметры материала' (см. изображение Настройка параметров материала). На вкладке 'Модификация жесткости' можно глобально масштабировать модули E и G с помощью фактора (см. изображение Настройка жесткости материала).

Зависимость от температуры

Чтобы задать линейно упругий материал с температурной зависимостью напряжений-деформаций, отметьте флажки 'Пользовательский' и 'Зависимость от температуры'. Затем вы можете задать температурно-зависимые параметры материала на вкладке Зависимость от температуры.

Параметры материала

На вкладке Параметры материала указаны все параметры материала, играющие роль в статическом анализе и расчетах в аддонах.

Модификация жесткости

Вкладка Модификация жесткости отображается, если вы активировали опцию Пользовательский материал на вкладке 'База'. Здесь вы можете глобально изменить жесткость материала, например, чтобы учитывать коэффициенты безопасности или сниженные свойства материала.

В списке 'Тип модификации' доступны два варианта:

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

Укажите в разделе 'Параметры' коэффициент, которым нужно скорректировать жесткость материала.

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

Зависимость от температуры

Вкладка Зависимость от температуры отображается, если вы активировали опции Пользовательский материал и Зависимость от температуры на вкладке 'База'. Здесь можно задать температурно-зависимые параметры материала. Температурно-зависимые свойства материала учитываются для объектов, которые подвергаются температурным или изменением температуры нагрузкам. При расчете температурных нагрузок используется конечная температура каждого шага.

Выберите в списке 'Температурно-зависимый параметр' параметр материала, например, модуль упругости. Затем с помощью кнопки создайте необходимые строки таблицы, чтобы вы могли построчно ввести температуры с соответствующими значениями. С помощью кнопки данные также можно импортировать из таблицы Excel.

'Референсная температура' определяет жесткости для объектов, не имеющих температурных нагрузок. Например, при референсном значении 300 °C для всех стержней и поверхностей используется сниженный модуль упругости этого пункта температурной кривой.

Пользовательская библиотека материалов

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

Сохранение материала

Чтобы сохранить текущий материал как пользовательский, после настройки параметров материала нажмите кнопку внизу в разделе 'Основные параметры материала'.

Появится диалоговое окно 'Новый пользовательский материал'.

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

Загрузка материала

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

Появится диалоговое окно 'Изменить пользовательский материал'. В этой библиотеке с вашими сохранёнными материалами (см. изображение Диалог 'Новый пользовательский материал') вы можете выбрать подходящую запись и затем нажать OK, чтобы принять её.

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

Установка места хранения библиотеки

Библиотека пользовательских материалов по умолчанию сохраняется в файле user_library_material.dbm в каталоге конфигураций пользователя. Этот каталог можно проверить в Программные опции.

Выберите в категории База данных запись Пользовательская библиотека материалов (1). Затем вы можете отобразить папку файла user_library_material.dbm с помощью кнопки (2). Если вы хотите использовать другую библиотеку материалов, которая находится в сетевой папке вашей компании, установите путь к файлу и нажмите 'Сохранить'. Вы также можете переместить файл на другой компьютер и установить путь к файлу в том же диалоге.