I materiali sono necessari per definire superfici, sezioni trasversali e solidi. Le proprietà del materiale influenzano le rigidezze di questi oggetti.
Nome
È possibile definire qualsiasi nome per il materiale. Se la descrizione corrisponde a una voce nella libreria, RFEM importa le proprietà del materiale memorizzate. Per selezionare il materiale dalla libreria, fare clic sul pulsante
alla fine della linea di input. L'importazione dei materiali è descritta nel capitolo Libreria dei materiali.
Per i materiali della libreria, le "Proprietà base del materiale" sono impostate per impostazione predefinita e non possono essere modificate. Se si desidera utilizzare le proprietà del materiale definite dall'utente, selezionare la casella di controllo '''Materiale definito dall'utente''' nella sezione di dialogo 'Opzioni' (vedere il paragrafo Materiale definito dall'utente).
Base
La scheda Principale gestisce i parametri base del materiale.
Tipo di materiale
Il tipo di materiale viene utilizzato per definire la categoria del materiale. Controlla i parametri e i fattori rilevanti per la verifica. Il tipo di materiale definisce anche i coefficienti parziali di sicurezza del materiale, che sono presi in considerazione per la verifica in conformità della norma.
Per un materiale preso dalla libreria, è preimpostato uno dei seguenti tipi di materiale.
Modello del materiale
I seguenti modelli di materiale sono disponibili per la selezione nell'elenco:
Isotropo elastico lineare
Le proprietà di rigidezza lineare-elastica del materiale non dipendono dalle direzioni. Possono essere descritti come segue:
| E | Modulo E |
| [LinkToImage01] | Modulo di taglio |
| ν | Coefficiente di Poisson |
Si applicano le seguenti condizioni:
- E > 0
- G > 0
- -1 < ν ≤ 0.5 (per superfici e solidi; nessun limite superiore per aste)
La matrice di elasticità (inversa della matrice di rigidezza) per le superfici è la seguente:
Ortotropo elastico lineare (Superfici)
Per questo tipo di modello di materiale è possibile definire proprietà di rigidezza diverse in entrambe le direzioni della superficie x e y. Per questo tipo di modello di materiale è possibile definire proprietà di rigidezza diverse in entrambe le direzioni della superficie x e y. Gli assi della superficie x e y sono perpendicolari tra loro nel piano della superficie.
Per definire diverse proprietà del materiale per la direzione x e y, attivare la casella di controllo Materiale definito dall'utente nella sezione di dialogo "Opzioni". Quindi, nella scheda "Ortotropo | Elastico lineare (superfici)", è possibile definire i parametri del materiale.
Le seguenti condizioni devono essere soddisfatte per una matrice di rigidezza definita positivamente:
- Ex > 0; Ey > 0
- Gyz > 0; Gxz > 0; Gxy > 0
Otrotropo elastico lineare (solidi)
In un modello di materiale ortotropo tridimensionale, è possibile definire le rigidezze elastiche separatamente in tutte le direzioni del solido. Per definire diverse proprietà del materiale per ogni direzione, attivare la casella di controllo Materiale definito dall'utente nella sezione di dialogo "Opzioni". Quindi, nella scheda "Ortotropo | Elastico lineare (solidi)", è possibile definire i parametri del materiale.
Gli elementi della matrice di rigidezza determinati dai dati inseriti sono specificati nella scheda "Ortotropo | Elastico lineare (solidi) | Matrice di rigidezza".
Isotropo legno elastico lineare (aste)
Questo modello di materiale può essere selezionato per i materiali del tipo "Legno". Consente di rappresentare, ad esempio, le proprietà di un pannello a scaglie orientate (OSB) in un modello di asta, comprese le diverse rigidezze a seconda della posizione di installazione. È possibile definire la posizione della scheda "Isotropo | Legno | Elastico lineare (aste)" utilizzando i due elenchi.
Ortotropo legno elastico lineare (superfici)
Questo modello di materiale può essere utilizzato per i materiali di tipo "Legno" per controllare il modulo di elasticità per quanto riguarda la capacità portante come una parete o un pannello, nonché il modulo di taglio Gxy : Ad esempio, i pannelli a scaglie orientate hanno rigidezze direzionali a seconda della posizione di installazione nel modello.
I parametri di rigidezza possono essere definiti nella scheda Ortotropo | Legno | | Elastico lineare (Superfici)". I valori predefiniti sono preimpostati per i materiali in legno dalla libreria. Per definire diverse proprietà del materiale per ogni direzione, attivare prima la casella di controllo Materiale definito dall'utente nella sezione "Opzioni" (vedere il paragrafo Materiale definito dall'utente).
Modulo elastico
Il modulo di elasticità E descrive il rapporto tra tensione normale e deformazione.
Modulo di taglio
Il modulo di taglio G è il secondo parametro per descrivere il comportamento elastico di un materiale lineare, isotropo e omogeneo. In questo caso, la deformazione si basa sulla tensione tangenziale.
Coefficiente di Poisson
Il rapporto di Poisson ν è necessario per determinare la deformazione trasversale. Generalmente, il coefficiente di Poisson per i materiali isotropi è compreso tra 0,0 e 0,5. Pertanto, per un valore di 0,5 o superiore (ad esempio, gomma), si presume che il materiale non sia isotropo.
La relazione tra il modulo di elasticità, il modulo di taglio e il coefficiente di Poisson per un materiale isotropo è descritta nell'equazione Coefficiente di Poisson.
Quando si inserisce un Materiale definito dall'utente con le sue proprietà isotrope, RFEM determina il coefficiente di Poisson in base ai valori del modulo di elasticità e del modulo di taglio. Se necessario, è possibile modificare questa preimpostazione nell'elenco "Tipo di definizione".
Tipo di definizione per le proprietà del materiale
| E | G | (ν) | Il coefficiente di Poisson è determinato dal modulo di elasticità e dal modulo di taglio |
| E | (G) | ν | Il modulo di taglio è determinato dal modulo di elasticità e dal coefficiente di Poisson |
| E | (G) | ν | Il modulo di elasticità, il modulo di taglio e il coefficiente di Poisson sono indipendenti l'uno dall'altro |
Peso specifico / densità di massa
Il peso specifico γ descrive il peso del materiale per unità di volume. La specifica è particolarmente importante per il caso di carico "Peso proprio": il peso proprio automatico del modello è determinato dal peso specifico e dalle aree della sezione trasversale delle aste, delle superfici e dei solidi utilizzati.
La densità ρ descrive la massa del materiale per unità di volume. Questa informazione è necessaria per l'analisi dinamica.
Coefficiente di dilatazione termica
Il coefficiente di dilatazione termica α descrive la correlazione lineare tra le variazioni di temperatura e la lunghezza (allungamento del materiale dovuto al riscaldamento, accorciamento dovuto al raffreddamento).
Il coefficiente di dilatazione termica è rilevante per i tipi di carico "Temperatura" e "Variazione di temperatura".
Materiale definito dall'utente
Le proprietà del materiale per i materiali dalla libreria sono preimpostate. Pertanto, non possono essere modificati direttamente nei campi di input.
Per regolare le proprietà di un materiale, selezionare la casella di controllo Materiale definito dall'utente nella sezione di dialogo "Opzioni". Quindi, i campi di input nella sezione di dialogo "Proprietà base del materiale" della scheda "Principale" diventano accessibili. Utilizzare la scheda "Valori del materiale" anche per modificare le proprietà specifiche della verifica.
Quando si imposta un materiale con proprietà ortotrope, la scheda "Ortotropo" può essere utilizzata per regolare il modulo di elasticità e il modulo di taglio, nonché i coefficienti di Poisson (vedi immagine Matrice di rigidezza per materiale elastico lineare ortotropo). Se si attiva l'opzione "Imposta elementi della matrice di rigidezza", è anche possibile definire manualmente gli elementi della matrice di rigidezza.
Variazione di rigidezza
Nel caso di un materiale definito dall'utente, è possibile regolare la rigidezza, ad esempio, per considerare i coefficienti di sicurezza o le proprietà del materiale ridotte. Sono disponibili due opzioni per la selezione nell'elenco "Tipo di modifica":
- Coefficiente di divisione per i moduli E e G
- Coefficiente di moltiplicazione per i moduli E e G
Nella sezione di dialogo "Parametri", inserire il coefficiente di cui deve essere regolata la rigidezza del materiale.
Dipendente dalla temperatura
Per definire un materiale elastico lineare con proprietà di tensione-deformazione dipendenti dalla temperatura, selezionare le caselle di controllo Definito dall'utente e Dipendente dalla temperatura nella sezione di dialogo "Opzioni". Quindi, è possibile definire le proprietà del materiale dipendenti dalla temperatura nella scheda "Dipendente dalla temperatura". Queste proprietà del materiale sono prese in considerazione per gli oggetti che sono sollecitati termicamente dalla temperatura o dal cambiamento di temperatura.
Seleziona una proprietà del materiale nell'elenco "Proprietà dipendente dalla temperatura", ad esempio il modulo di elasticità. Quindi, utilizzare il pulsante
per creare le righe della tabella richieste in modo da poter inserire le temperature con i valori corrispondenti riga per riga. Con il pulsante
è anche possibile importare i dati da un foglio di calcolo Excel.
La "Temperatura di riferimento" definisce le rigidezze per gli oggetti che non hanno carichi di temperatura. Quando si imposta un valore di riferimento, ad esempio, di 300 °C, il modulo di elasticità ridotto di quel punto della curva di temperatura viene applicato per tutte le aste e le superfici.