材料

材料用于定义面、截面和实体。材料属性会影响这些对象的刚度。

名称

您可以为材料指定任意名称。如果名称与材料库中的条目一致，RFEM 会读取存储的材料特性值。要在库中选择材料，请单击输入行末尾的按钮 。材料的导入在章节 材料库 中有介绍。

对于来自库的材料，“基本材料特性值”是预设的且不可更改。如果您想使用自定义的材料特性值，请在“选项”部分勾选“用户自定义材料”复选框（参见章节 用户自定义材料）。

基本

“基本”选项卡管理基本的材料参数。它还提供用于设置特殊属性的控制选项，您可以在其他选项卡中定义这些属性。

类别

在此部分中，您可以确定材料类型和材料模型。

材料类型

材料类型控制哪些参数和系数与设计相关。这种分类还规定了材料的各个分项系数，这些系数根据规范在设计时被考虑。

对于库中的材料，预设有以下材料类型之一。

材料模型

列表中提供以下材料模型供选择：

各向同性 | 线弹性

材料的线弹性刚度属性与方向无关。其关系如下：

以下条件适用：

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5（适用于面和实体；对于杆件，上限不限）

对于面，柔度矩阵（刚度矩阵的逆）为：

正交各向异性 | 线弹性（面）

在此材料模型中，可以定义在面的两个方向 x 和 y 上具有不同特性的刚度属性。例如，这可以用来模拟玻璃纤维增强塑料、带肋楼板或配筋板的受力方向。面轴 x 和 y 在面平面内相互垂直。

要定义 x 和 y 方向不同的材料属性，请在“选项”部分激活复选框 用户自定义材料。然后您可以在“正交各向异性 | 线弹性（面）”选项卡中定义材料参数。

对于正定的刚度矩阵，必须满足以下条件：

• E_x > 0；E_y > 0
• G_yz > 0；G_xz > 0；G_xy > 0
• $$\left|{\mathrm{\nu }}_{\mathrm{xy}}\right|<\sqrt{\frac{{\mathrm{E}}_{\mathrm{x}}}{{\mathrm{E}}_{\mathrm{y}}}}$$

  泊松比

泊松比可以为两个正交各向异性方向定义。ν_xy 和 ν_yx 的索引赋值如下：第一个索引表示应力方向上的应变，第二个索引表示垂直于应力方向的负应变。

正交各向异性 | 线弹性（实体）

在三维正交各向异性材料模型中，可以分别定义实体所有方向上的弹性刚度。要为每个方向定义不同的材料属性，请在“选项”部分激活复选框 用户自定义材料。然后您可以在“正交各向异性 | 线弹性（实体）”选项卡中定义材料参数。

根据输入确定的刚度矩阵元素显示在“正交各向异性 | 线弹性（实体）- 刚度矩阵”选项卡中。

各向同性 | 木 | 线弹性（杆件）

此材料模型适用于“木”类型材料。例如，您可以在杆件模型中模拟 OSB 板的属性，该模型会根据安装位置记录不同的刚度。您可以在“各向同性 | 木 | 线弹性（杆件）”选项卡中通过两个列表确定板的位置。

正交各向异性 | 木 | 线弹性（面）

对于“木”类型材料，此材料模型可以控制弹性模量关于作为墙或板的承载作用以及剪切模量 G_xy：例如 OSB 板根据模型中的安装位置具有方向相关的刚度。

刚度参数可以在“正交各向异性 | 木 | 线弹性（面）”选项卡中定义。对于来自库的木材料，预设了标准值。要为每个方向定义不同的材料属性，请先在“选项”部分激活复选框 用户自定义材料。

基本材料特性值 =

在“基本”选项卡的此部分中，列出了材料最重要的特性值。

弹性模量

弹性模量 E 描述了正应力与应变之间的比值。

剪切模量

剪切模量 G，也称为滑动模量，是描述线弹性、各向同性和均质材料弹性行为的第二个特性参数。这种情况下的变形基于剪应力。

泊松比

泊松比 ν，也称为泊松数，用于确定横向收缩。对于各向同性材料，泊松比通常在 0.0 到 0.5 之间。如果值达到 0.5（例如橡胶），则可以认为不存在各向同性材料。

对于各向同性材料，弹性模量 E、剪切模量 G 和泊松比之间的关系在公式 泊松比 中有描述。

如果您输入一个 用户自定义材料 的各向同性属性，RFEM 会根据 E 模量和 G 模量的值确定泊松比。如有需要，您可以在“定义类型”列表中更改此预设。

定义类型

容重 / 密度

容重 γ 描述了材料每单位体积的重量。该数值尤其对荷载工况“自重”很重要：模型的自重会根据容重和所用杆件的截面面积或面和实体来计算。

密度 ρ 描述了材料每单位体积的质量。该数值用于动力分析。

热膨胀系数

热膨胀系数 α 描述了温度和长度变化之间的线性关系（加热时材料伸长，冷却时缩短）。

热膨胀系数对于荷载类型“温度”和“温度变化”很重要。

选项

“基本”选项卡此部分中的复选框可以影响材料属性。激活某个选项后，会添加新的选项卡。

用户自定义材料

对于来自库的材料，材料特性值已预设。因此，您不能直接在输入框中更改它们。要调整材料的属性，请激活“用户自定义材料”复选框。这样，“基本”选项卡中的基本材料特性输入框就可以使用了。同样，您可以在“材料值”选项卡中更改与设计相关的特性值（参见图片 调整材料特性值）。在“刚度调整”选项卡中，可以用一个系数全局缩放 E 模量和 G 模量（参见图片 调整材料刚度）。

与温度相关

要定义具有与温度相关的应力-应变关系的线弹性材料，请激活“用户自定义”和“与温度相关”两个复选框。然后您可以在选项卡 与温度相关 中定义与温度相关的材料特性值。

成本估算

成本的计算会使用分配给各对象的材料。您可以在选项卡 成本估算 中设置对象的单位成本和单位。

CO₂ 排放估算

CO₂ 排放估算也基于分配给各对象的材料。您可以在选项卡 CO₂ 排放估算 中设置单位排放量和单位。

用户自定义纹理

通过用户自定义纹理，您可以为材料分配一个表面结构，使对象在渲染时非常真实。在“用户自定义纹理”选项卡中选择一个现有条目，或使用按钮 定义新纹理（参见章节 纹理）。

材料值

在“材料值”选项卡中，列出了所有对静力分析和模块设计验算重要的材料特性值。

刚度调整

当您在“基本”选项卡中勾选了选项 用户自定义材料 后，会显示“刚度调整”选项卡。您可以在此处全局调整材料的刚度，例如考虑安全系数或折减后的材料属性。

在“调整类型”部分的列表中，提供两种选择：

• E 模量和 G 模量的除法系数
• E 模量和 G 模量的乘法系数

在“参数”部分输入用于调整材料刚度的系数。

如果存在正交各向异性属性的材料，则可以在“正交各向异性 | 线弹性”选项卡中调整 E 模量、G 模量和泊松比（参见图片 刚度矩阵）。如果您在“正交各向异性 | 线弹性 | 刚度矩阵”选项卡中激活“设置刚度矩阵元素”选项，也可以手动设置刚度矩阵元素。

与温度相关

当您在“基本”选项卡中勾选了选项 用户自定义材料 和 与温度相关 后，会显示“与温度相关”选项卡。您可以在此处描述材料与温度相关的特性值。与温度相关的材料属性适用于受温度或温度变化热作用的那些对象。在计算温度荷载时，使用相应步骤的最终温度。

在“与温度相关的特性值”列表中选择一个材料特性值，例如弹性模量。然后使用按钮 创建所需的表格行，以便按行输入温度及其对应值。使用按钮 还可以从 Excel 表导入数据。

“参考温度”确定没有温度荷载对象的刚度。例如，如果参考值为 300 °C，则对于所有杆件和面，采用温度曲线上该点的折减弹性模量。

用户自定义材料库

您可以将用户自定义材料作为模板保存到库中，这样就不必在其他项目中重新定义材料属性。

保存材料

要将当前材料保存为用户自定义材料，请在设置材料特性值后，单击“基本材料特性值”部分底部的按钮 。

此时会出现“新建用户自定义材料”对话框。

在“名称”字段中输入材料名称。如有必要，还可以调整材料特性值。然后点击“确定”，即可将用户自定义材料保存到库中。

导入材料

要从库中导入用户自定义材料，请点击“基本材料特性值”部分中的按钮 。

此时会出现“编辑用户自定义材料”对话框。在此带有您保存材料的库中（参见图片 “新建用户自定义材料”对话框），您可以选择合适的条目，然后点击“确定”应用。

如果已经导入用户自定义材料并想整体更改属性，可以通过按钮 （在“基本材料特性值”部分中）在库中调整材料特性值。

设置库的存储位置

用户自定义材料库默认保存在用户配置目录下的文件 user_library_material.dbm 中。您可以在 程序选项 中检查该目录。

在类别 库 中选择条目 用户材料库 (1)。然后通过按钮 显示文件 user_library_material.dbm 所在的文件夹 (2)。如果您想使用位于公司网络驱动器上的另一个材料库，请设置文件目录并点击“保存”。您也可以将文件传输到另一台计算机，并在相同的对话框中设置合适的存储路径。

成本估算

当您在“基本”选项卡中勾选了选项 成本估算 后，会显示“成本估算”选项卡。

在结构对象“杆件”、“面”和“实体”中，勾选对成本估算重要的材料参数：重量、体积或面积等。

在“单位成本”列中输入每单位材料的费用。在“单位”列的列表中，可以选择不同的单位成本。

程序会根据单位成本和分配给该材料的结构对象属性，直接计算出相应的成本份额。

表格底部的“总重量”显示该材料所有已激活部分重量之和。此外，还会显示该材料占所有已激活成本估算材料总质量的百分比。

“总成本”显示该材料所有已激活部分成本之和。此外，还会显示该材料占所有已激活成本估算材料总价的百分比。

“总成本”由所有已激活成本估算材料的成本之和得出。

CO₂ 排放估算

当您在“基本”选项卡中勾选了选项 CO₂ 排放估算 后，会显示“CO₂ 排放估算”选项卡。

在结构对象“杆件”、“面”和“实体”中，勾选对 CO₂ 排放估算重要的材料参数：重量、体积或面积等。

在“单位排放”列中输入每单位材料产生的 CO₂ 排放量。在“单位”列的列表中，可以选择不同的 CO₂ 当量排放单位。

程序会根据单位排放量和分配给该材料的结构对象属性，计算出相应的 CO₂ 排放份额。计算以直接方式进行，而其他模块通过一项单独功能进行。

“总排放量”显示该材料所有已激活分项排放量相加得到的 CO₂ 当量。此外，还会显示该材料在所有已激活估算材料的总排放量中所占的比例。

“总排放量”由所有已激活 CO₂ 排放估算材料的分项排放量相加得出。