Материалы

Материалы необходимы для определения поверхностей, сечений и объёмных тел. Свойства материала влияют на жёсткости этих объектов.

Название

Вы можете установить любое название для материала. Если обозначение совпадает с элементом из библиотеки, RFEM считывает сохранённые там характеристики материала. Для выбора материала в библиотеке нажмите кнопку в конце строки ввода. Процесс переноса материалов описан в главе Materialbibliothek.

Для материалов из библиотеки основные характеристики материала заданы жёстко и их нельзя изменить. Если вы хотите использовать пользовательские характеристики материала, отметьте флажок 'Пользовательский материал' в разделе 'Параметры' (см. раздел Benutzerdefiniertes Material).

База

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

Категории

В этом разделе вы устанавливаете тип материала и модель материала.

Тип материала

Тип материала определяет, какие параметры и коэффициенты важны для расчёта. Эта классификация также задаёт частные коэффициенты безопасности материала, которые учитываются в расчёте в соответствии с нормами.

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

Модель материала

В списке доступны следующие модели материалов:

Изотропный | Линейно-упругий

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

Применяются следующие условия:

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

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

Ортотропный | Линейно-упругий (поверхности)

В этой модели материала можно задать свойства жёсткости, которые будут различаться в двух направлениях поверхности x и y. Это позволяет, например, моделировать свойства стеклопластиковых материалов, рёберных потолков или направлений армирования плит. Осям поверхности x и y перпендикулярны друг другу в плоскости поверхности.

Чтобы определить различия в свойствах материала для направления x и y, активируйте флажок 'Пользовательский материал' в разделе 'Параметры'. На вкладке Ортотропный | Линейно-упругий (поверхности) вы можете задать параметры материала.

Для положительно определенной матрицы жёсткости 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 может быть задан для обоих направлений ортотропии. Индексы для ν_xy и ν_yx определяются следующим образом: первый индекс указывает на деформацию в направлении напряжения, второй - на отрицательную деформацию вдоль.

Ортотропный | Линейно-упругий (объёмные тела)

В трехмерной ортотропной модели материала эластичные жёсткости могут быть определены отдельно для всех направлений объёмного тела. Чтобы установить различные свойства материала для каждого направления, активируйте флажок 'Пользовательский материал' в разделе 'Параметры'. Вкладка Ортотропный | Линейно-упругий (объёмные тела) позволяет задать параметры материала.

Элементы матрицы жёсткости, полученные из ввода данных, будут указаны на вкладке 'Ортотропный | Линейно-упругий (объёмные тела) - Матрица жёсткости'.

Изотропный | Древесина | Линейно-упругий (стержни)

Эта модель материала доступна для материалов типа 'Древесина'. Она позволяет моделировать свойства ОСП в стержневой модели, учитывая различные жёсткости в зависимости от конфигурации установки. Положение плиты можно установить на вкладке Изотропный | Древесина | Линейно-упругий (стержни) с помощью двух списков.

Ортотропный | Древесина | Линейно-упругий (поверхности)

Для материалов типа 'Древесина' эта модель материала управляет модулем упругости в отношении работы как стены или плиты, а также модулем сдвига G_xy: например, ОСП имеют направленную жёсткость в зависимости от конфигурации установки в модели.

Параметры жёсткости можно задать на вкладке Ортотропный | Древесина | Линейно-упругий (поверхности). Для материалов из библиотеки предварительно заданы стандартные значения. Чтобы установить различные свойства материала для каждого направления, сначала активируйте флажок 'Пользовательский материал' в разделе 'Параметры'.

Основные характеристики материала

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

Модуль упругости

Модуль упругости E описывает соотношение между нормальным напряжением и деформацией.

Модуль сдвига

Модуль сдвига G, также известный как модуль пластичности, является вторым параметром для описания упругого поведения линейного, изотропного и однородного материала. Деформация в данном случае основывается на сдвиговом напряжении.

Коэффициент Пуассона

Коэффициент поперечной деформации ν, также известный как коэффициент Пуассона, необходим для определения поперечной контракции. Для изотропных материалов коэффициент Пуассона обычно находится в диапазоне от 0,0 до 0,5. При значении 0,5 (например, резина) предполагается, что материал не является изотропным.

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

Если вы вводите Пользовательский материал с его изотропными свойствами, RFEM определяет коэффициент Пуассона из значений модуля E и модуля G. Это значение по умолчанию можно изменить при необходимости в списке 'Тип определения'.

Тип определения

Удельный вес / Плотность

Удельный вес γ описывает вес материала на единицу объёма. Этот параметр особенно важен для случая нагрузки "Собственный вес": автоматическая собственная нагрузка модели определяется из удельного веса и поперечных сечений используемых стержней или из площадей и объёмов.

Плотность ρ описывает массу материала на единицу объёма. Эта характеристика важна для динамических исследований.

Коэффициент линейного расширения

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

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

Опции

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

Пользовательский материал

Для материалов из библиотеки характеристики задаются жестко. Поэтому их нельзя изменить непосредственно в полях ввода. Чтобы изменить свойства материала, активируйте флажок 'Пользовательский материал'. Это делает доступными для редактирования основные характеристики материала на вкладке 'База'. Также вы можете изменить характеристики, специфичные для расчёта, на вкладке 'Свойства материала' (см. Рис. Изменение характеристик материала). На вкладке 'Модификация жёсткости' можно глобально масштабировать модуль E и модуль G с помощью коэффициента (см. Рис. Адаптация жёсткости материала).

Зависимость от температуры

Чтобы определить линейно упругий материал с температурозависимыми напряжениями и деформациями, активируйте флажки 'Пользовательский' и 'Зависимость от температуры'. Затем вы можете задать температурозависимые характеристики материала на вкладке Зависимость от температуры.

Оценка стоимости

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

Оценка выбросов CO₂

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

Пользовательская текстура

С помощью пользовательской текстуры вы можете задать поверхностную текстуру для материала. Затем объекты будут отображаться очень реалистично при рендеринге. Выберите существующий элемент на вкладке 'Пользовательская текстура' или определите новую текстуру с помощью кнопки (см. главу Текстуры).

Свойства материала

На вкладке Свойства материала указаны все характеристики материала, которые важны для статического анализа и расчёта в добавочных модулях.

Модификация жёсткости

Вкладка Модификация жёсткости отображается, если вы активировали опцию Пользовательский материал на вкладке 'База'. Здесь вы можете глобально адаптировать жёсткость материала, например, чтобы учесть коэффициенты безопасности или слабо выраженные характеристики материала.

В списке раздела 'Тип модификации' доступны два варианта:

• Делительный коэффициент для модулей E и G
• Множитель для модулей E и G

Укажите в разделе 'Параметры' коэффициент, с которым следует адаптировать жёсткость материала.

Если у материала имеются ортотропные свойства, можно адаптировать модули E и G, а также коэффициенты Пуассона на вкладке Ортотропный | Линейно-упругий (см. Рис. Матрица жёсткости). Если вы активируете опцию 'Задать элементы матрицы жёсткости' на вкладке Ортотропный | Линейно-упругий | Матрица жёсткости, вы также сможете вручную задать элементы матрицы жёсткости.

Зависимость от температуры

Вкладка Зависимость от температуры отображается, если вы активировали флажки Пользовательский материал и Зависимость от температуры на вкладке 'База'. Вы можете описать температурозависимые характеристики материала. Температурозависимые свойства материала учитываются для объектов, которые подвергаются температурным или температурным изменениям. При расчёте температурных нагрузок используется конечная температура для каждого шага.

Выберите в списке 'Температурозависимое значение' характеристику материала, например, модуль E. Затем с помощью кнопки создайте необходимые строки таблицы, чтобы ввести температуры и соответствующие значения построчно. С помощью кнопки данные также могут быть импортированы из таблицы Excel.

'Референцная температура' определяет жёсткости для объектов, на которые не действует температурная нагрузка. Например, при референцном значении 300 °C для всех стержней и поверхностей будет использоваться уменьшенный модуль E этой точки на температурной кривой.

Пользовательская библиотека материалов

Вы можете сохранить пользовательский материал в библиотеке в качестве шаблона для последующего использования. Это позволит не определять характеристики материала заново в других проектах.

Сохранение материала

Чтобы сохранить текущий материал как пользовательский, нажмите кнопку внизу раздела 'Основные характеристики материала' после установки характеристик материала.

Откроется диалоговое окно 'Новый пользовательский материал'.

Введите название материала в поле 'Имя'. При необходимости вы можете изменить характеристики материала. Нажмите OK, чтобы сохранить пользовательский материал в библиотеке.

Подключение материала

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

Откроется диалоговое окно 'Редактирование пользовательского материала'. В этой библиотеке с вашими сохранёнными материалами (см. Рис. Диалог 'Новый пользовательский материал') вы можете выбрать подходящий элемент и нажать OK для изменения.

Если вы загрузили пользовательский материал и хотите изменить характеристики в общем, вы можете изменить характеристики материала через кнопку (в разделе 'Основные характеристики материала') в библиотеке.

Установка местоположения библиотеки

Библиотека пользовательских материалов по умолчанию хранится в файле user_library_material.dbm в каталоге пользовательских настроек. Этот каталог можно просмотреть в разделе Программные параметры.

Выберите в категории База данных пункт Библиотека пользовательских материалов (1). Затем отобразите папку файла user_library_material.dbm с помощью кнопки (2). Если вы хотите использовать другую библиотеку материалов, которая находится на сетевом диске вашей компании, укажите каталог файла и нажмите 'Сохранить'. Вы также можете перенести свой файл на другой компьютер и установить путь сохранения в том же диалоговом окне.

Оценка стоимости

Вкладка Оценка стоимости отображается, если вы активировали опцию Оценка стоимости на вкладке 'База'.

Отметьте, какие параметры материала важны для оценки стоимости для структурных объектов 'Стержни', 'Поверхности' и 'Объёмные тела': вес, объём или площадь и т.п.

Введите в столбец 'Единичные затраты' значение, которое составляет стоимость единицы материала. В списке столбца 'Единица' доступны различные варианты для единичных затрат.

Из единичных затрат и характеристик структурных объектов, назначенных материалу, программа непосредственно определяет долевые затраты.

'Сумарный вес' в конце таблицы показывает массу, определённую из суммирования всех активированных весовых компонентов материала. Также отображается доля сумарного веса, которую этот материал имеет в массе всех материалов, активированных для оценки.

'Сумарные затраты' показывают стоимость, определяемую из суммирования всех активированных стоимостных компонентов материала. Также отображается доля затрат, которую этот материал имеет в общей стоимости всех материалов, активированных для оценки.

'Общая стоимость' определяется сложением суммы затрат всех материалов, активированных для оценки.

Оценка выбросов CO₂

Вкладка Оценка выбросов CO₂ отображается, если вы активировали опцию Оценка выбросов CO₂ на вкладке 'База'.

Отметьте, какие параметры материала важны для оценки выбросов CO₂ для структурных объектов 'Стержни', 'Поверхности' и 'Объёмные тела': вес, объём или площадь и т.п.

Введите в столбец 'Единичные выбросы' значение, которое составляет выбросы CO₂ для единицы материала. В списке столбца 'Единица' доступны различные единицы выбросов для эквивалентов CO₂.

Из единичных выбросов и характеристик структурных объектов, назначенных материалу, программа определяет долевые выбросы CO₂. Таким образом, расчёт осуществляется напрямую, а не через отдельную функцию, как в других добавочных модулях.

'Сумарные выбросы' отображают эквиваленты CO₂, полученные из суммирования всех активированных выбросов материала. Также отображается доля выбросов, которую этот материал имеет в общих выбросах всех материалов, активированных для оценки.

'Сумарный выброс' определяется сложением суммы выбросов всех материалов, активированных для оценки выбросов CO₂.