Материалы

Материалы необходимы для определения поверхностей, сечений и тел. Свойства материала влияют на жесткость этих объектов.

Диалоговое окно ' Новый материал '

Наименование

Можно задать любое название для материала. Если описание соответствует записи в базе данных, RFEM импортирует сохраненные свойства материала. Чтобы выбрать материал из базы данных, нажмите в конце входной линии. Импорт материалов описан в разделе База данных материалов.

Для материалов из базы данных так будут по умолчанию заданы «Основные свойства материала», которые не могут быть изменены. Если вы хотите использовать пользовательские свойства материала, установите флажок Пользовательский материал в разделе «Возможности» (см. раздел Пользовательский материал).

Основное

Вкладка Основные данные управляет основными параметрами материала.

Тип материала

Тип материала используется для определения категории материала. Он регулирует параметры и коэффициенты, значимые для расчета. Тип материала определяет также частичные коэффициенты надежности материала, которые учитываются при расчете в зависимости от нормы.

Для материала, выбранного из базы данных, предустановлен один из следующих типов материала.

Типы материала

Модель материала

Для выбора в списке доступны следующие модели материала:

Выбор модели материала

Изотропная линейная упругая

Линейно-упругие свойства жесткости материала не зависят от направлений. Их можно описать следующим образом:

Применяются следующие условия:

• E > 0
• [LinkToImage03] > 0
• −1 < ν ≤ 0,5 (для поверхностей и тел; без верхнего предела для стержней)

Матрица упругости (обратная матрице жесткости) для поверхностей заключается в следующем:

Ортотропная линейная упругая (поверхности)

Для этого типа модели материала можно задать свойства жесткости, которые выглядят по-разному в обоих направлениях поверхности х и у. Это позволяет представить свойства, например, пластика, армированного стекловолокном, ребристых перекрытий или направления напряжений армированных потолков. Оси поверхности х и у перпендикулярны друг другу в плоскости поверхности.

Чтобы задать различные свойства материала в направлениях x и y, активируйте флажок Пользовательский материал в разделе «Опции». Затем во вкладке «Ортотропная - линейная упругая (поверхности)» можно задать параметры материала.

Матрица жесткости для ортотропного линейно -упругого материала (поверхности)

Для положительно определенной матрицы жесткости должны быть выполнены следующие условия:

• E_х > 0;_Ey > 0
• _GYZ > 0;_xz > 0;_xy > 0
• $$\left|{\mathrm{\nu }}_{\mathrm{xy}}\right|<\sqrt{\frac{{\mathrm{E}}_{\mathrm{x}}}{{\mathrm{E}}_{\mathrm{y}}}}$$

  коэффициент Пуассона

Ортотропная линейная упругая (тела)

В трехмерной ортотропной модели материала можно задать упругую жесткость отдельно во всех направлениях тела. Чтобы задать различные свойства материала для каждого направления, активируйте флажок Пользовательский материал в разделе «Опции». Затем во вкладке «Ортотропная - линейная упругая (тела)» можно задать параметры материала,

Матрица жесткости для ортотропного линейного упругого материала (тел)

Элементы матрицы жесткости, определенные на основе введенных данных, определяются во вкладке «Ортотропная - Линейная упругая (тела) - Матрица жесткости».

Изотропная деревянная линейная упругая (стержни)

Данную модель материала можно выбрать для материалов типа «Древесина». Он позволяет отобразить, например, свойства ориентированно-стружечной плиты (OSB) в модели стержня, включая различные значения жесткости в зависимости от положения установки. Вы можете определить положение доски в диалоговом окне «Изотропная древесина | Линейная упругая (стержни)» с помощью двух списков.

Параметры изотропного линейно упругого деревянного материала для стержней

Ортотропная деревянная линейная упругая (поверхности)

Эта модель материала может быть использована для материалов типа «Древесина» для контроля модуля упругости в отношении несущей способности как стена или панель, а также модуля сдвига G_xy : Например, ориентированно-стружечные плиты имеют направленную жесткость в зависимости от их монтажного положения в модели.

Параметры жесткости можно задать в диалоговом окне «Ортотропная древесина | Линейная упругая (поверхности)». Для древесных материалов из базы данных будут предустановлены значения по умолчанию. Чтобы задать различные свойства материала для каждого направления, сначала активируйте флажок Пользовательский материал в разделе «Возможности» (см. раздел Пользовательский материал).

Параметры ортотропного линейно-упругого деревянного материала для поверхностей

Модуль упругости

Модуль упругости E описывает соотношение между нормальным напряжением и деформацией.

модуль сдвига

Модуль сдвига G представляет собой второй параметр, используемый для описания упругости линейного изотропного и однородного материала. В данном случае деформация основана на касательном напряжении.

Коэффициент Пуассона

Для определения поперечной деформации требуется коэффициент Пуассона ν. Как правило, коэффициент Пуассона изотропных материалов лежит между 0.0 и 0.5. Таким образом, при значении более 0.5 (например, резины) предполагается, что материал не является изотропным.

Связь между модулем упругости, модулем сдвига и коэффициентом Пуассона для изотропного материала описывается уравнением Коэффициент Пуассона'.

При вводе пользовательского материала с его изотропными свойствами, RFEM определяет коэффициент Пуассона' на основе значений модуля упругости и модуля сдвига. При необходимости, можно эту предустановку изменить в списке «Тип задания».

Способ задания для свойств материала

Объемный вес / массовая плотность

Объемный вес γ описывает вес материала на единицу объема. Данная спецификация особенно важна для типа нагрузки «Собственный вес». Автоматический собственный вес модели определяется из объемного веса и площадей сечений используемых стержней или поверхностей и тел.

Плотность ρ описывает массу материала на единицу объема. Эта информация требуется для динамического расчета.

Коэффициент температурного расширения

Коэффициент температурного расширения α описывает линейную корреляцию между изменениями температуры и длины (удлинение материала из-за нагрева, сокращение вследствии охлаждения).

Коэффициент температурного расширения важен для типов нагрузок «Температура» и «Изменение температуры».

Пользовательский материал

Предварительно установлены свойства материалов из базы данных. Таким образом, их нельзя изменить непосредственно в полях ввода.

Для настройки свойств материала, установите флажок Пользовательский материал в разделе диалога «Опции». Затем становятся доступными поля ввода в разделе диалога «Основные свойства материала» вкладки «Основные данные». С помощью вкладки «Значения материала» можно также изменить специфические для расчёта свойства.

Настройка свойств материала

Если материал с ортотропными свойствами, то можно использовать вкладку «Ортотропная» для настройки модуля упругости и модуля сдвига, а также коэффициентов Пуассона' (см. Ортотропный линейный упругий материал]]). Кроме того, при активации функции «Задать элементы матрицы жесткости», можно будет задать элементы матрицы жесткости также вручную.

Определение элементов матрицы жесткости

Модификация жёсткости

В случае пользовательского материала можно настроить жесткость, например, для учета коэффициентов надежности или приведенных свойств материала. В списке «Тип модификации» доступны два варианта:

• Коэффициент деления для модулей E и G
• Коэффициент умножения для модулей E и G

Регулировка жесткости материала

В разделе «Параметры» затем введите коэффициент, по которому будет регулироваться жесткость материала.

Зависящие от температуры

Для того, чтобы задать линейно упругий материал с деформационно-прочностными свойствами, зависящими от температуры, установите в разделе «Возможности» флажки Пользовательский и Зависящий от температуры. Затем можно во вкладке «Зависящие от температуры» задать свойства материала, зависящие от температуры. Эти свойства материала учитываются у объектов, которые подвергаются термическому напряжению от температуры или изменения температуры. При расчете температурных нагрузок применяется конечная температура соответствующего шага.

Определение температурно-зависимых свойств материала

В списке «Свойство, зависящее от температуры» затем выберите требуемое свойство материала; например, модуль упругости. Затем используйте чтобы создать необходимые строки таблицы, чтобы можно было вводить температуры с соответствующими значениями по строкам. Вы также можете использовать для импорта данных из таблицы Excel.

«Исходная температура» определяет жесткость для объектов без температурных нагрузок. При установленном контрольном значении, например, 300 °C, применяется пониженный модуль упругости этой точки температурной кривой для всех стержней и поверхностей.