Configuración de propiedades de los materiales

Materiales anisótropos difieren de los isotrópicas en que sus propiedades físicas (módulos de elasticidad, coeficientes de Poisson, conductividad térmica, etc) tienen valores diferentes en función de la orientación espacial del cuerpo físico. Entre la variedad de materiales de construcción anisotrópicas, de la mayor utilidad práctica son los llamados materiales ortotrópicos y transversalmente isotrópicas. Análisis AutoFEM prevé la participación de ambos tipos de estos materiales anisotrópicos en el estudio.

 

Materiales ortotrópicos

El material ortotrópico es un tipo de material anisótropo, que tiene tres planos mutuamente ortogonales de simetría elástica, a lo largo de la que sus características se mantienen sin cambios. Tales materiales incluyen varios cristales y materiales compuestos con una estructura regular (por ejemplo, plástico reforzado con vidrio en capas o de plástico reforzado con vidrio tejido).

Para los materiales ortotrópicos, la forma generalizada de la ley de Hooke se puede poner de la siguiente manera:

       

De los 12 coeficientes de esta ecuación (constantes elásticas), sólo nueve son independientes, ya que para la simetría del término derecho de las ecuaciones de la ley de Hooke generalizada, las siguientes relaciones se llevan a cabo:

       

El módulo esquilado G y J son independientes de otras constantes elásticas.

Para configurar el material ortotrópica, al crearlo, hay que definir su tipo como "Ortotrópico". Entonces, hay que configurar las propiedades físicas del material a lo largo de cada eje.

Materiales transversalmente isótropos

El material transversalmente isotrópico es una variedad del material anisotrópico, para cada punto de que hay un plano de simetría elástica, en la que, a lo largo de todas las direcciones, características del material no cambian. En otras palabras, dos de cada tres coeficientes de elasticidad de este material son iguales E = Ex = Ey, mientras que el tercero no es: E '= Ez -. Tales materiales incluyen, por ejemplo, madera hecha de troncos (Ez se dirige a lo largo del radio), de papel, y madera contrachapada (E '= Ex = Ey en el plano de la madera contrachapada, y E = Ez en la dirección perpendicular al plano de la hoja de la madera contrachapada).

Para los materiales transversalmente isótropos, la ley de Hooke generalizada se ve así:

El material transversalmente isótropo se caracteriza por las siguientes constantes elásticas: módulo de elasticidad E, coeficiente de Poisson ν, y rigidez módulo G, activas en los planos de simetría, en la misma, .

En todos los planos, que son ortogonales a los de simetría, funcionamiento son el módulo de elasticidad E ', coeficiente de Poisson ν', y la rigidez módulo G ', y para ciertos materiales, la ecuación se puede satiscarar:

.

Con el fin de configurar el material transversalmente isótropo, al crear uno, se debe seleccionar el tipo de «Transversalmente isotrópico", tras lo cual aparecerá el cuadro de diálogo para configurar las propiedades del material.

La creación de ejes de elasticidad (anisotropía)

En la resolución de problemas que incluyen cuerpos hechos de materiales anisótropos, es crucial antes del cálculo para determinar correctamente las principales direcciones de la elasticidad de cada cuerpo.

Para ello, el usuario debe seleccionar la opción "propiedades de anisotropía" en el menú contextual se encuentra en el cuerpo (o un grupo de masas) con el material anisotrópico asignado. En cuanto a las propiedades del material, del tipo de este último se debe seleccionar: "Ortotrópico" o "Transversalmente isótropa".

En el cuadro de diálogo abierto, el usuario debe seleccionar el sistema local de coordenadas, cuyos ejes coinciden con la orientación de los ejes principales de la elasticidad del material ortotrópico.

Direcciones de los ejes de elasticidad se determinan por el sistema de coordenadas, prefijado para cada cuerpo. El mismo material ortotrópico se puede preajustar para algunos órganos, y para cada cuerpo, las direcciones de los ejes de simetría puede ser ajustado por el sistema de coordenadas independiente. Las direcciones principales de elasticidad ( normal a los planos de simetría ) se orientarán a lo largo de los ejes del sistema de coordenadas, que se enumeran para el cuerpo. Los ejes de elasticidad predeterminados coinciden con los ejes del sistema de coordenadas global.

Botones " Girar en torno X, Y, Z... " establecer el turno de elasticidad del material de los ejes respecto a los ejes del sistema de coordenadas seleccionado.

Para ver qué sistema de coordenadas se relaciona con un cuerpo ortotrópica dada, se debe invocar el comando de nuevo las propiedades de anisotropía para el cuerpo en el árbol de los estudios.

Porque los cuerpos transversalmente isótropos, hay una opción para configurar los parámetros de anisotropía en base a la geometría del cuerpo. Para ello, en el comando de ajuste de los ejes de anisotropía, el usuario debe elegir régimen " Usar la normal a cara" y seleccionar caras , la normal a la que establecerá la dirección E '= Ez.

Este método permite definir los parámetros del material transversalmente isotrópico de los órganos de la configuración espacial compleja, incluyendo formas curvas.

Un carenado hecho del material isotrópico transversal.

El eje de anisotropía coincide con la normal a la superficie.