Материалы

Материалы необходимы для задания поверхностей, сечений и тел. Свойства материала влияют на жесткости этих объектов.

Наименование

Вы можете задать любое наименование материала. Если обозначение совпадает с записью в библиотеке, RFEM считывает сохранённые характеристики материала. Чтобы выбрать материал из библиотеки, нажмите кнопку в конце строки ввода. Применение материалов из библиотеки описано в разделе Библиотека материалов.

Для материалов из библиотеки 'Основные характеристики материала' заданы фиксированно и не подлежат изменению. Если вы хотите использовать пользовательские характеристики материала, установите в разделе 'Параметры' флажок Пользовательский материал (см. раздел Пользовательский материал).

База

Вкладка База управляет основными параметрами материала. Она также предоставляет элементы управления для специальных свойств, которые можно задать на дополнительных вкладках.

Категории

В этом разделе задаются тип материала и модель материала.

Тип материала

Тип материала определяет, какие параметры и частные коэффициенты являются значимыми при расчёте. Эта классификация также задаёт частные коэффициенты безопасности материала, которые в зависимости от нормы учитываются при расчёте.

Для материала из библиотеки предустановлен один из следующих типов материала.

Модель материала

В списке доступны следующие модели материала:

Изотропный | Линейно-упругий

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

Выполняются следующие условия:

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

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

Ортотропный | Линейно-упругий (поверхности)

В этой модели материала можно задать жесткостные свойства, которые различаются по двум направлениям поверхности x и y. Это позволяет, например, описать свойства стеклопластика, ребристых перекрытий или направления армирования железобетонных плит. Оси поверхности x и y в плоскости поверхности перпендикулярны друг другу.

Чтобы задать различные свойства материала для направлений x и y, активируйте в разделе 'Параметры' флажок Пользовательский материал. Затем на вкладке Ортотропный | Линейно-упругий (поверхности) можно 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 поперечной деформации может быть задан для обоих ортотропных направлений. Индексы для ν_xy и ν_yx при этом используются следующим образом: первый индекс всегда обозначает деформацию по направлению напряжения, второй — отрицательную деформацию поперёк направления напряжения.

Ортотропный | Линейно-упругий (тело)

В трёхмерной ортотропной модели материала упругие жесткости можно отдельно задавать по всем направлениям тела. Чтобы задать различные свойства материала для каждого направления, активируйте в разделе 'Параметры' флажок Пользовательский материал. Затем на вкладке Ортотропный | Линейно-упругий (тело) можно задать параметры материала.

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

Изотропный | Древесина | Линейно-упругий (стержни)

Эта модель материала доступна для материалов типа 'Древесина'. С её помощью можно, например, отразить свойства плиты OSB в стержневой модели с учётом различной жёсткости в зависимости от положения установки. Положение 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 можно управлять модулем E в отношении несущей работы как стены или плиты, а также модулем сдвига G_xy: например, плиты OSB в зависимости от положения установки в модели имеют направленно-зависимые жесткости.

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

Основные характеристики материала

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

Модуль упругости

Модуль E описывает соотношение между нормальным 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 касательных напряжениях.

Коэффициент поперечной деформации

Коэффициент поперечной деформации ν, также называемый коэффициентом Пуассона, необходим для определения поперечного сжатия. Для изотропных материалов коэффициент поперечной деформации обычно находится в диапазоне от 0,0 до 0,5. Поэтому при значении 0,5 (например, резина) следует считать, что материал не является изотропным.

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

Если вы вводите Пользовательский материал с его изотропными свойствами, RFEM определяет коэффициент поперечной деформации по значениям модулей E и G. При необходимости эту предустановку можно изменить в списке 'Тип определения'.

Тип определения

Удельный вес / плотность

Удельный вес γ описывает вес материала на единицу объёма. Это значение особенно важно для загружения "Собственный вес": автоматическая собственная нагрузка модели определяется по удельному весу и площадям поперечного сечения используемых стержней или по поверхностям и телам.

Плотность ρ описывает массу материала на единицу объёма. Это значение необходимо для динамических расчётов.

Коэффициент температурного расширения

Коэффициент температурного расширения α описывает линейную зависимость между изменением температуры и длины (удлинение материала при нагреве, укорочение при охлаждении).

Коэффициент температурного расширения важен для видов нагрузок 'Температура' и 'Изменение температуры'.

Параметры

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

Пользовательский материал

Для материалов из библиотеки характеристики материала заданы фиксированно. Поэтому их нельзя напрямую изменять в полях ввода. Чтобы адаптировать свойства материала, активируйте флажок 'Пользовательский материал'. После этого становятся доступны поля ввода основных характеристик материала на вкладке 'База'. Аналогично на вкладке 'Материальные характеристики' можно изменить расчётные характеристики (см. рисунок Корректировка характеристик материала). На вкладке 'Модификация жёсткости' имеется возможность глобально масштабировать модули E и G с помощью коэффициента (см. рисунок Корректировка жёсткости материала).

Зависимый от температуры

Чтобы задать линейно-упругий материал с зависящими от температуры напряжённо-деформированными свойствами, активируйте флажки 'Пользовательский' и 'Зависимый от температуры'. Затем можно задать температурно-зависимые 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 можно назначить материалу поверхностную структуру. В этом случае объекты в визуализации будут отображаться очень реалистично. На вкладке 'Пользовательская текстура' выберите имеющуюся запись или создайте новую текстуру с помощью кнопки (см. раздел Текстуры).

Материальные характеристики

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

Модификация жёсткости

Вкладка Модификация жёсткости отображается, если на вкладке 'База' установлен флажок Пользовательский материал. Здесь можно глобально скорректировать жёсткость материала, например, чтобы учесть коэффициенты запаса или пониженные свойства материала.

В списке раздела 'Тип модификации' доступны два варианта:

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

В разделе 'Параметр' задайте коэффициент, на который должна быть скорректирована жёсткость материала.

Если имеется материал с ортотропными свойствами, на вкладке Ортотропный | Линейно-упругий можно корректировать модули E и G, а также коэффициенты поперечной деформации (см. рисунок Матрица жёсткости). Если на вкладке Ортотропный | Линейно-упругий | Матрица жёсткости активировать опцию 'Задать элементы матрицы жёсткости', можно также вручную задать элементы матрицы жёсткости.

Зависимый от температуры

Вкладка Зависимый от температуры отображается, если на вкладке 'База' установлены флажки Пользовательский материал и Зависимый от температуры. Здесь можно описать температурно-зависимые характеристики материала. Температурно-зависимые свойства материала учитываются для объектов, подвергающихся тепловому воздействию от температуры или изменения температуры. При расчёте температурных нагрузок принимается конечная температура соответствующего шага.

Выберите в списке 'Температурно-зависимая характеристика' характеристику материала, например модуль E. Затем с помощью кнопки создайте необходимые строки таблицы, чтобы можно было построчно ввести температуры с соответствующими значениями. Кнопка позволяет также импортировать данные из таблицы Excel.

'Референсная температура' задаёт жёсткости для объектов, не имеющих температурных нагрузок. Например, при референтном значении 300 °C для всех стержней и поверхностей принимается уменьшенный модуль E этой точки температурной кривой.

Пользовательская библиотека материалов

Вы можете сохранить пользовательский материал в библиотеке как шаблон. Таким образом, вам не придётся повторно задавать свойства материала в других проектах.

Сохранить материал

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

Появится диалоговое окно 'Новый пользовательский материал'.

Введите в поле 'Наименование' обозначение материала. При необходимости можно ещё скорректировать характеристики материала. Затем нажмите OK, чтобы сохранить пользовательский материал в библиотеке.

Импортировать материал

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

Появится диалоговое окно 'Редактировать пользовательский материал'. В этой библиотеке с вашими сохранёнными материалами (см. рисунок Диалог 'Новый пользовательский материал') вы можете выбрать подходящую запись и затем применить её с помощью OK.

Если вы загрузили пользовательский материал и хотите в целом изменить его свойства, можно скорректировать характеристики материала через кнопку (в разделе 'Основные характеристики материала') в библиотеке.

Задать расположение библиотеки

Библиотека пользовательских материалов по умолчанию хранится в файле user_library_material.dbm в каталоге пользовательских настроек. Этот каталог можно проверить в Параметры программы.

Выберите в категории База данных запись Пользовательская библиотека материалов (1). Затем с помощью кнопки отобразите папку файла user_library_material.dbm (2). Если вы хотите использовать другую библиотеку материалов, расположенную на сетевом диске вашей компании, задайте каталог файла и нажмите 'Сохранить'. Вы также можете перенести файл на другой компьютер и там в том же диалоге настроить путь сохранения соответствующим образом.

Оценка стоимости

Вкладка Оценка стоимости отображается, если на вкладке 'База' установлен флажок Оценка стоимости.

Для структурных объектов 'Стержни', 'Поверхности' и 'Тела' отметьте, какая характеристика материала в каждом случае важна для оценки стоимости: вес, объём или площадь и т. д.

В столбце 'Стоимость за единицу' введите значение, которое стоит одна единица материала. В списке столбца 'Единица' доступны различные варианты единиц стоимости.

По стоимости за единицу и по свойствам структурных объектов, назначенных материалу, программа напрямую определяет долевые затраты.

'Суммарный вес' в конце таблицы показывает массу, полученную из суммирования всех активированных частичных масс материала. Кроме того, отображается доля суммарного веса, которую этот материал составляет в массе всех материалов, активированных для оценки стоимости.

'Суммарная стоимость' показывает цену, полученную из суммирования всех активированных частичных стоимостей материала. Кроме того, отображается доля стоимости, которую этот материал составляет в общей цене всех материалов, активированных для оценки стоимости.

'Общая стоимость' определяется как сумма суммарных стоимостей всех материалов, активированных для оценки стоимости.

Оценка выбросов CO₂

Вкладка Оценка выбросов CO₂ отображается, если на вкладке 'База' установлен флажок Оценка выбросов CO₂.

Для структурных объектов 'Стержни', 'Поверхности' и 'Тела' отметьте, какая характеристика материала в каждом случае важна для оценки выбросов CO₂: вес, объём или площадь и т. д.

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

По удельным выбросам и по свойствам структурных объектов, назначенных материалу, программа определяет долевые выбросы CO₂. Таким образом, расчёт выполняется напрямую, а не как в других надстройках через отдельную функцию.

'Суммарные выбросы' показывают CO₂-эквиваленты, полученные из суммирования всех активированных частичных выбросов материала. Кроме того, отображается доля выбросов, которую этот материал составляет в общих выбросах всех материалов, активированных для оценки.

'Общие выбросы' определяются как сумма суммарных выбросов всех материалов, активированных для оценки выбросов CO₂.