材料

定义表面、截面和体积时需要使用材料。材料特性会影响这些对象的刚度。

名称

您可以为材料设置任意名称。如果名称与库中的一个条目匹配，RFEM 将读取存储的材料特性。要选择库中的材料，请单击输入行末尾的按钮 。有关如何从库中导入材料的信息，请参阅章节 材料库 。

对于库中的材料，'基本的材料特性'是固定的，不可更改。如果您希望使用自定义的材料特性，请在'选项'部分勾选自定义材料复选框（见章节 自定义材料）。

基础

基础选项卡管理基本的材料参数。它还提供了可以在其他选项卡中定义的特殊特性设置选项。

分类

在此部分中，您可以设置材料类型和材料模型。

材料类型

材料类型决定了在设计中哪些参数和系数是相关的。此分类还提供了材料的部分安全系数，这在设计中会根据规范来考虑。

对于库中的材料，以下材料类型之一会被预设。

材料模型

以下材料模型可供选择：

各向同性 | 线性弹性

材料的线性弹性刚度特性与方向无关。可以如下描述：

适用以下条件：

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0.5（对于表面和体积；对于杆件则不限）

对于表面，柔度矩阵（刚度矩阵的逆矩阵）为：

正交异性 | 线性弹性（表面）

在此材料模型中，可以定义在两个表面方向 x 和 y 上具有不同特性的刚度。这可以用来模拟玻璃纤维增强塑料、肋板或加固板的属性。表面轴 x 和 y 在平面内互相垂直。

要定义 x 和 y 方向的不同材料特性，请在'选项'部分勾选自定义材料复选框。然后您可以在正交异性 | 线性弹性（表面）选项卡中设置材料的参数。

为了得到正定的刚度矩阵，需满足以下条件：

• 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

可定义两种正交方向的泊松比。ν_xy 和 ν_yx 的索引如下：第一个索引表示应力方向的伸长，第二个索引表示应力方向的负向伸长。

正交异性 | 线性弹性（体积）

在三维正交异性材料模型中，可以分别定义体积的每个方向的弹性刚度。要定义每个方向的不同材料特性，请在'选项'部分勾选自定义材料复选框。然后您可以在正交异性 | 线性弹性（体积）选项卡中设置材料参数。

从输入中导出的刚度矩阵元素会显示在'正交异性 | 线性弹性（体积） - 刚度矩阵'选项卡中。

各向同性 | 木材 | 线性弹性（杆件）

此材料模型适用于'木材'类型的材料。例如，可以在杆件模型中模拟 OSB 板的特性，该模型根据安装位置捕捉不同的刚度。您可以在各向同性 | 木材 | 线性弹性（杆件）选项卡中通过两个列表设置板的位置。

正交异性 | 木材 | 线性弹性（表面）

对于'木材'类型的材料，此材料模型可以控制 E 模量在墙及板的承载作用方面，以及剪切模量 G_xy：例如，OSB 板在模型中的安装位置上具有方向相关的刚度。

刚度参数可以在正交异性 | 木材 | 线性弹性（表面）选项卡中定义。对于来自库的木材材料，预设标准值。要为每个方向定义不同的材料特性，首先在'选项'部分勾选自定义材料复选框。

基本材料特性

在'基础'选项卡的这一部分中列出了材料的主要特性。

弹性模量

E 模量描述正应力与应变之间的关系。

剪切模量

剪切模量 G，又称为滑动模量，是描述线性、各向同性和均匀材料弹性行为的第二个参数。在此情况下，变形是基于剪应力的。

泊松比

泊松比 ν，又称为泊松数，常用于确定横向收缩。在各向同性材料中，泊松数通常在 0.0 到 0.5 之间。当值为 0.5（如橡胶）时，应假设材料非各向同性。

各向同性材料中的 E 模量、G 模量和泊松比之间的关系在方程 泊松比 中描述。

如果您输入一个 自定义材料 和其各向同性特性，RFEM 将从 E 模量和 G 模量的值中确定泊松比。必要时，您可以在列表'定义类型'中更改此默认设置。

定义类型

体积重量 / 密度

体积重量 γ 描述材料每体积单位的重量。此信息对于荷载情况“自重”尤其重要：模型的自动自重通过体积重量和所用杆件的横截面积或表面和体积来确定。

密度 ρ 描述材料每体积单位的质量。此信息用于动态分析。

热膨胀系数

热膨胀系数 α 描述温度和长度变化之间的线性关系（材料加热时的伸长，冷却时的收缩）。

热膨胀系数对于荷载类型'温度'和'温度变化'很重要。

选项

'基础'选项卡中这一部分的复选框允许您影响材料特性。激活后会增加新的选项卡。

自定义材料

对于库中的材料，这些特性是预设的，因此不能在输入字段中直接更改。要调整材料的特性，请启用'自定义材料'复选框。这将使输入字段的基本材料特性在'基础'选项卡中可用。在'材料特性'选项卡中同样可以更改设计特定的特性（见图片 调整材料特性）。在'刚度修改'选项卡中，可以通过一个因子全局缩放 E- 和 G-模量（见图片 调整材料刚度）。

温度依赖性

要定义具有温度依赖的应力-应变特性的线性弹性材料，启用'自定义'和'温度依赖'复选框。然后可以在 温度依赖 选项卡中设置温度依赖的材料特性。

成本估算

成本的评估使用分配给各个对象的材料。可以在 成本估算 选项卡中设置对象的单位成本和单位。

CO₂ 排放评估

CO₂ 排放的评估也基于分配给各个对象的材料。可以在 CO₂ 排放评估 选项卡中设置单位排放和单位。

自定义纹理

通过自定义纹理，您可以为材料分配一个表面结构。然后对象在渲染中会非常逼真地显示。在'自定义纹理'选项卡中选择一个现有条目，或使用按钮 定义一个新的纹理（参见章节 纹理）。

材料值

材料值选项卡中列出了在附加功能中的静态分析和设计中起作用的所有材料特性。

刚度修改

当您在'基础'选项卡中勾选了自定义材料选项后，会显示刚度修改选项卡。在此，您可以全局调整材料的刚度，例如考虑安全系数或降低的材料特性。

'修改类型'部分的列表中有两种选择：

• E- 和 G- 模量的分项因子
• E- 和 G- 模量的乘积因子

在'参数'部分中输入因子，以调整材料刚度。

如果材料具有正交异性特性，可以在正交异性 | 线性弹性选项卡中调整 E- 和 G- 模量以及泊松比（见图片 刚度矩阵）。如果在正交异性 | 线性弹性 | 刚度矩阵选项卡中启用'设置刚度矩阵元素'选项，也可以手动设置刚度矩阵元素。

温度依赖性

当您在'基础'选项卡中选择了自定义材料和温度依赖性选项时，该选项卡会显示，您可以描述材料的温度依赖性特性。温度依赖的材料特性会考虑受到温度或温度变化影响的对象。计算温度荷载时，将使用每个步骤的最终温度。

在'温度依赖特性'列表中选择一个材料特性，例如 E 模量。然后使用按钮 生成所需的表格行，以便逐行输入温度及其对应值。使用按钮 ，还可以从 Excel 表格中导入数据。

'参考温度'为不受温度荷载影响的对象设置刚度。例如，如果参考值为 300 °C，则所有杆件和表面将采用温度曲线该点的降低 E 模量。

自定义材料库

您可以将自定义材料作为模板保存在库中，以便在其他项目中无需再次定义材料特性。

保存材料

要将当前材料保存为自定义材料，在设置好材料特性后，在'基本材料特性'部分底部单击按钮 。

这将打开'新建自定义材料'对话框。

在'名称'字段中输入材料名称。根据需要您还可以调整材料特性。点击确定后，该自定义材料将保存在库中。

读取材料

要从库中读取自定义材料，在'基本材料特性'部分单击按钮 。

这将打开'编辑自定义材料'对话框。 您可以在该库中选择合适的条目并确认保存。

如果您已读取自定义材料并希望广泛更改特性，可以使用'基本材料特性'部分的按钮 在库中调整材料特性。

设置库的存储位置

默认情况下，自定义材料库存放在用户配置目录中的user_library_material.dbm文件中。您可以在 程序选项 中检查此目录。

选择类别数据库下的用户材料库条目（1）。然后通过按钮 显示文件 user_library_material.dbm 的文件夹（2）。如果您希望使用一个位于公司网络驱动器上的其他材料库，请指定文件目录并单击“保存”。您也可以将文件转移到另一个计算机上，并在那里通过相同对话框设置适当的存储路径。

成本估算

当您在'基础'选项卡中勾选了成本估算选项时，该选项卡会显示。

在结构对象'杆件、表面和体积'的复选框中，选择材料的哪个特性对于成本估算是相关的：重量、体积或表面积等。

在'单价'列中输入一单位材料的成本值。在'单位'列的列表中可以选择不同的单位成本。

程序会根据单价以及分配给该材料的结构对象的特性，直接计算出部分成本。

在表格的末尾，“总重量”显示材料所有激活的部分重量之和。此外，显示出该材料在所有激活的成本估算材料中占的重量比例。

“总成本” 显示材料所有激活的部分成本之和。此外，显示出该材料在所有激活的成本估算材料中占的总价比例。

“总成本”是所有激活的成本估算材料的总和。

CO₂ 排放评估

当您在'基础'选项卡中勾选了CO₂ 排放评估选项时，该选项卡会显示。

在结构对象'杆件、表面和体积'的复选框中，选择材料的哪个特性对于 CO₂ 排放评估是相关的：重量、体积或表面积等。

在“单位排放”列中输入一单位材料所产生的 CO₂ 值。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和分配给该材料的结构对象的特性，计算出部分 CO₂ 排放。 这样计算直接进行，而不像其他附加功能中通过一个单独的功能。

'总排放' 显示材料所有激活部分的 CO₂ 当量之和。此外，显示出该材料在所有激活的排放评估材料中占的排放比例。

“总排放”是所有激活的 CO₂ 排放评估材料的总和。