材料用于定义截面。材料属性会影响杆件的刚度。
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,RSTAB 会读取存储的材料参数。要选择库中的材料,请点击输入行末尾的按钮
。材料的导入在章节 材料库 中有详细说明。
对于来自材料库的材料,“基本材料特性”是固定设置的,不可修改。如果您希望使用自定义材料特性,请勾选“选项”部分中的复选框用户自定义材料(参见章节 用户自定义材料)。
基本
基本选项卡管理着基本的材料参数。它还为特殊属性提供了控制选项,这些属性可以在其他选项卡中定义。
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
材料类型控制着设计中哪些参数和系数是相关的。这种分类还规定了材料的分项系数,根据不同的规范,这些系数会在设计中被考虑。
对于材料库中的材料,默认预设了以下材料类型之一。
- 材料模型 ====
列表中提供了以下材料模型可供选择:“各向同性 | 线弹性”以及“各向同性 | 木材 | 线弹性(杆件)”(适用于木材材料)。
- 各向同性 | 线弹性 ====
材料的线弹性刚度属性与方向无关。它们可以用以下公式描述:
以下条件适用:
- E > 0
- G > 0
- ν > -1
- 各向同性 | 木材 | 线弹性(杆件) ====
此材料模型适用于“木材”类型的材料。例如,您可以用它在杆件模型中模拟 OSB 板的属性,并考虑其因安装位置不同而产生的不同刚度。您可以在“各向同性 | 木材 | 线弹性(杆件)”选项卡中通过两个列表确定板的位置。
基本材料特性 =
在“基本”选项卡的这一部分中,列出了材料最重要的特性。
- 弹性模量 ====
弹性模量描述了正应力与应变之间的关系。
- 剪切模量 ====
剪切模量 G,也称为滑动模量,是描述线性、各向同性且均质材料弹性行为的第二个参数。在这种情况下,变形基于剪应力。
- 泊松比 ====
泊松比 ν,也称为横向变形系数,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。当值达到 0.5(例如橡胶)时,可以认为材料不再是各向同性的。
对于各向同性材料,弹性模量、剪切模量和泊松比之间的关系在公式 泊松比 中给出。
如果您输入一个具有各向同性属性的 用户自定义材料,RSTAB 会根据弹性模量和剪切模量的值确定泊松比。如果需要,您可以在“定义类型”列表中更改此预设。
- 定义类型 ====
| E | G | (ν) | 泊松比由弹性模量和剪切模量确定 |
| E | (G) | ν | 剪切模量由弹性模量和泊松比确定 |
| E | G | ν | 弹性模量、剪切模量和泊松比彼此独立 |
- 比重 / 密度 ====
比重 γ 描述了材料每单位体积的重量。该参数对于“自重”荷载工况尤为重要:模型的自动自重会根据比重和所用杆件的截面面积计算得出。
密度 ρ 描述了材料每单位体积的质量。该参数用于动力学分析。
- 热膨胀系数 ====
热膨胀系数 α 描述了温度变化与长度变化之间的线性关系(材料受热时伸长,冷却时缩短)。
热膨胀系数与“温度”和“温度变化”荷载类型相关。
选项
“基本”选项卡此部分中的复选框可用于影响材料属性。激活某个选项后,会添加新的选项卡。
- 用户自定义材料 ====
对于来自材料库的材料,材料特性是固定预设的。因此您无法直接在输入框中修改它们。要调整材料的属性,请激活复选框“用户自定义材料”。这样,“基本”选项卡中基本材料特性的输入框就会变为可编辑状态。同样,您也可以在“材料值”选项卡中更改与设计相关的特性(参见图片 调整材料特性)。在“刚度调整”选项卡中,您可以通过一个系数全局缩放弹性模量和剪切模量(参见图片 调整材料刚度)。
- 温度相关 ====
要定义具有温度相关应力-应变属性的线弹性材料,请激活“用户自定义”和“温度相关”复选框。然后,您可以在选项卡 温度相关 中设置与温度相关的材料特性。
- 成本估算 ====
成本计算会使用分配给各个对象的材料。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个对象的材料。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种表面结构。这样,对象在渲染时会显示得非常逼真。请在“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,列出了所有与结构分析以及附加模块中设计相关的材料特性。
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,刚度调整选项卡就会显示出来。您可以在此处全局调整材料的刚度,例如以考虑安全系数或折减的材料属性。
在“调整类型”部分的列表中,有两种选择:
- 弹性模量和剪切模量的除法系数
- 弹性模量和剪切模量的乘法系数
请在“参数”部分中输入用于调整材料刚度的系数。
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 温度相关 后,温度相关选项卡就会显示出来。您可以在此处描述与温度相关的材料特性。对于受温度或温度变化热作用的物体,会考虑与温度相关的材料属性。在计算温度荷载时,会使用各步骤的最终温度。
请在“温度相关特性”列表中选择一个材料特性,例如弹性模量。然后使用按钮
创建所需的表格行,以便逐行输入温度及其对应的值。使用按钮
也可以从 Excel 表格中导入数据。
“参考温度”用于确定没有温度荷载的对象的刚度。例如,如果参考值为 300 °C,则所有杆件都会使用温度曲线上该点对应的折减弹性模量。
用户自定义材料库
您可以在库中将用户自定义材料保存为模板。这样,您就无需在其他项目中再次定义材料属性。
- 保存材料 ====
要将当前材料保存为用户自定义材料,请在设置完材料特性后,点击“基本材料特性”部分底部的按钮
。
此时会弹出“新建用户自定义材料”对话框。
请在“名称”字段中输入材料名称。如有必要,您还可以调整材料特性。然后点击“确定”,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”部分中的按钮
。
此时会弹出“编辑用户自定义材料”对话框。在这个包含您已保存材料的库中(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”进行导入。
如果您已导入用户自定义材料,并希望对其属性进行常规更改,可以通过按钮
(位于“基本材料特性”部分)在库中调整材料特性。
成本估算
当您在“基本”选项卡中勾选了选项 成本估算 后,成本估算选项卡就会显示出来。
请为结构对象“杆件”勾选,材料的哪个参数分别与成本估算相关:重量、体积或面积。
请在“单位成本”列中输入一个单位材料的成本值。在“单位”列的列表中,有多种单位成本选项可供选择。
程序会根据单位成本以及分配给该材料的杆件属性,直接计算出相应的成本份额。
表格末尾的“总重量”显示了由该材料所有已激活的部分重量累加得出的质量。此外,还会显示该材料在所有已激活用于成本估算的材料总质量中所占的比例。
“总成本”显示了由该材料所有已激活的部分成本累加得出的价格。此外,还会显示该材料在所有已激活用于成本估算的材料总价格中所占的比例。
“总计成本”由所有已激活用于成本估算的材料的总成本相加得出。
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,CO2 排放估算选项卡就会显示出来。
请为结构对象“杆件”勾选,材料的哪个参数分别与 CO2 排放估算相关:重量、体积或面积等。
请在“单位排放”列中输入一个单位材料产生的 CO2 值。在“单位”列的列表中,有多种 CO2 当量的排放单位可供选择。
程序会根据单位排放量以及分配给该材料的结构对象的属性,计算出相应的 CO2 排放份额。因此,计算是直接进行的,而不像其他附加模块那样需要通过单独的功能来完成。
“总排放量”显示了由该材料所有已激活的部分排放量累加得出的 CO2 当量。此外,还会显示该材料在所有已激活用于估算的材料总排放量中所占的比例。
“总计排放量”由所有已激活用于 CO2 排放估算的材料的总排放量相加得出。