材料

材料定义面、截面和体积实体时需要使用材料。材料属性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。要从库中选择材料，请点击输入行末的按钮 。材料的导入在章节 材料库 中描述。

对于库中的材料，“基本材料特性”是预设的，不可更改。如果您想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。它还提供了在其他选项卡中设置的特殊属性的控制选项。

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

材料类型控制在设计中哪些参数和系数是相关的。此分类也决定了材料的部分安全系数，这些系数在不同的设计标准中可能不同。

对于库中的材料，以下材料类型之一是预设的。

材料模型

下列材料模型可供选择：

各向同性 | 线弹性

材料的线性弹性刚度属性与方向无关。它们可以描述如下：

满足以下条件：

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 （对于面和体积；对于杆件没有上限）

面用的柔度矩阵（刚度矩阵的逆矩阵）为：

正交各向异性 | 线弹性（面）

在这种材料模型中，可以定义在面方向 x 和 y 上不同的刚度属性。这使得可以表示例如玻璃纤维增强塑料、肋板或增强板的属性。面轴 x 和 y 在面内相互垂直。

为了定义 x 和 y 方向的不同材料属性，请在“选项”部分激活复选框 自定义材料。然后您可以在 正交各向异性 | 线弹性（面） 选项卡中设置材料的参数。

为了使刚度矩阵正定，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

剪切模量可以为两个正交方向定义。ν_xy 和 ν_yx 的索引如下：第一个索引表示应力方向的应变，第二个索引表示应力方向的负应变。

正交各向异性 | 线弹性（体积）

在三维正交各向异材料模型中，可以在体积的所有方向上分开定义弹性刚度。为了为每个方向定义不同的材料特性，请在“选项”部分激活复选框 自定义材料。在 正交各向异性 | 线弹性（体积） 选项卡中，您可以设置材料的参数。

从输入中得出的刚度矩阵元素在“正交各向异性 | 线弹性（体积）-刚度矩阵”选项卡中给出。

各向同性 | 木材 | 线弹性（杆件）

这种材料模型可用于“木材”类型的材料。这样，您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获不同的刚度。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设置板的位置。

正交各向异性 | 木材 | 线弹性（面）

对于“木材”类型的材料，此材料模型可用于根据承载功能作为墙或板来控制 E 模量和剪切模量 G_xy：例如，OSB 板的建筑模型中的刚度因安装位置而异。

可以在 正交各向异性 | 木材 | 线弹性（面） 选项卡中定义刚度参数。对于来自库的木材材料，标准值是预设的。为了为每个方向定义不同的材料特性，请先在“选项”部分激活复选框 自定义材料。

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 模量描述了正常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、各向同性和均质材料弹性行为的第二个参数。在这种情况下，变形是基于剪应力的。

剪切模量

剪切模量 ν（也称为泊松比 (ν)）用于确定横向收缩。对于各向同性材料，剪切模量通常在 0,0 到 0,5 之间。当值为 0,5（如橡胶）时，因此假定不存在各向同性材料。

在 剪切模量 方程中描述了各向同性材料中 E 模量与 G 模量和剪切模量之间的关系。

当您输入具有各向同性特性 自定义材料 时，RFEM 将根据 E 模量和 G 模量的值确定剪切模量。必要时，您可以在“定义类型”列表中更改此默认设置。

定义类型

比重/密度

比重 γ 描述了每单位体积材料的重量。此说明对载荷工况“自重”尤为重要：模型的自动自重由比重和所用杆件的截面积或面和体积实体决定。

密度 ρ 描述了每单位体积材料的质量。该说明用于动力分析。

热膨胀系数

热膨胀系数 α 描述了温度与长度变化之间的线性关系（材料在加热时的膨胀，在冷却时的收缩）。

热膨胀系数与载荷类型“温度”和“温度变化”有关。

选项

“基础”选项卡该部分的复选框允许您影响材料特性。激活选项后，将添加新的选项卡。

自定义材料

对于库中的材料，材料特性是固定的，不能直接在输入字段中更改。为了调整材料的特性，激活“自定义材料”复选框。这样，基础选项卡中的基本材料特性的输入字段将可访问。同样，您还可以在“材料值”选项卡中更改特定于设计的特性（见 调整材料特性 图片）。在“刚度修改”选项卡中，您可以通过添加附加（见 调整材料刚度 图片））。

温度依赖

要定义具有温度依赖应力-应变特性的线性弹性材料，请激活“自定义”和“温度依赖”复选框。然后，您可以在 温度依赖 选项卡中设置温度依赖材料特性。

成本估算

用于确定成本的是分配给各对象的材料。您可以在 成本估算 选项卡中设置对象的单位成本和单位。

CO₂ 排放估算

此外，CO₂ 排放估算也基于分配给各对象的材料。您可以在 CO₂ 排放估算 选项卡中设置单价和单位。

自定义纹理

通过自定义纹理，您可以为材料指定表面结构。对象在渲染时将非常逼真。在“自定义纹理”选项卡中选择现有条目，或通过单击按钮 定义新纹理（见章节 纹理）。

材料值

在 材料值 选项卡中列出了所有材料特性，这些信息在静态分析和设计附加组件中都很重要。

刚度修改

如果在“基础”选项卡中勾选了 自定义材料 选项，则会显示 刚度修改 选项卡。在这里，您可以通过添加附加的材料系数或减弱的材料特性来进行全局调整。

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在“修改类型”部分的列表中有两种选择：

• E 和 G 模块的除法因子
• E 和 G 模块的乘法因子

在“参数”部分中输入要使用的调整材料刚度的系数。

对于具有正交各向异性特性的材料，您可以在 正交各向异性 | 线弹性 选项卡中调整 E 和 G 模块以及剪切模量（见 刚度矩阵 图片）。如果在 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，您还可以手动设置刚度矩阵元素。

温度依赖

当在“基础”选项卡中勾选了 自定义材料 和 温度依赖 选项时，将显示 温度依赖 选项卡。您可以在此处描述材料的温度依赖特性。温度依赖材料特性适用于由温度或温度变化热加载的对象。在计算温度载荷时，采用各步骤的最终温度。

在列表“温度依赖特性”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相应的值。使用按钮 也可以从 Excel 表格中导入数据。

“参考温度”决定了对未承受温度载荷的对象的刚度。例如，当参考值为 300 °C 时，对于所有杆件和面板，将采用温度曲线点的减少 E 模量。

自定义材料库

您可以将自定义材料保存到库中以作为模板使用。这样，您在其他项目中就不需要再次定义材料特性。

保存材料

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

会出现“新建自定义材料”对话框。

在“名称”字段中输入材料的名称。如果需要，您可以调整材料特性。点击“确定”后，自定义材料将保存到库中。

读取材料

要从库中读取自定义材料，请在“基本材料特性”部分单击按钮 。

此时将显示“编辑自定义材料”对话框。您可以从您保存的材料库中选择适合的条目，然后点击“确定”进行应用。

如果您已加载自定义材料，并且希望进行常规更改，您可以通过“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

自定义材料库通常保存在用户配置的目录中，默认为文件 user_library_material.dbm。您可以检查 程序选项 中的此目录。

在类别中选择 数据库 条目为 用户材料库 (1)。然后通过按钮 展示 user_library_material.dbm 文件的文件夹（2）。如果您想使用企业中网络驱动器上的其他材料库，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适合的存储路径。

成本估算

如果在“基础”选项卡中勾选了 成本估算 选项，将显示 成本估算 选项卡。

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对“杆件”、“面”和“体积”这些结构对象进行标记，哪个材料特性对成本估算是相关的：重量、体积、面积等。

在“单位成本”列中输入每单位材料的成本值。在“单位”列的列表中，有多种单位成本可供选择。

程序直接从单位成本和与材料相关联的结构对象属性中确定不同组件的成本。

“总重量”在表格末尾显示材料的所有已激活部分重量的总和。此外，还显示该材料在对成本估算激活的所有材料的重量中占有的比例。

“总成本”显示材料的所有已激活部分成本的总和。此外，还显示该材料在对成本估算已经启用的所有材料的总成本中占有的比例。

“总成本”是对已激活的所有材料成本进行相加的结果。

CO₂ 排放估算

如果在“基础”选项卡中勾选了 CO₂ 排放估算 选项，将显示 CO₂ 排放估算 选项卡。

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对“杆件”、“面”和“体积”这些结构对象进行标记，哪个材料特性对于 CO₂ 排放估算是相关的：重量、体积、面积等。

在“单位排放”列中输入每单位材料导致的 CO₂ 排放值。在“单位”列的列表中，有多个 CO₂ 当量排放单位可供选择。

程序从单位排放和与材料相关联的结构对象属性中确定 CO₂ 的铃铛声。计算因此是直接执行的，而不像其他附加组件中通过单独的功能进行执行。

“总排放”显示材料的所有已激活部分排放的总数。此外，还显示该材料在对排放估算启用的所有材料的总排放中占有的比例。

“总排放”等于对通过排放估算激活的所有材料的总排放进行的相加的结果。