Configuration des Propriétés des matériaux anisotropes

 

Les matériaux anisotropes diffèrent des isotropes par leurs propriétés physiques (modules d'élasticité, coefficients de Poisson, conductivité thermique, etc) qui ont des valeurs différentes en fonction de l'orientation spatiale du corps physique. Parmi la variété des matériaux de construction anisotropes, les matériaux dits orthotropes et transversalement isotropede  sont de la plus grande valeur pratique. AutoFEM prévoit la participation des deux types de matériaux anisotropes à l'étude.

 

Matériaux orthotropes

Le matériel orthotrope est un type de matériel anisotrope qui comprend trois plans mutuellement orthogonaux de symétrie élastique, le long desquelles ses caractéristiques restent inchangées. Ces matériaux comprennent divers cristaux et de matériaux composites à structure régulière (par exemple, plastique renforcé par fibre de verre).

Pour les matériaux orthotropes, la forme généralisée de la loi de Hooke peut être définit comme suit:

       

Sur les 12 coefficients de cette équation (constantes élastiques), seulement neuf sont indépendants, puisque pour la symétrie du terme droit des équations de la loi de Hooke généralisée, les ratios suivants se produisent:

       

modules de Coulomb Gij sont indépendante des autres constantes élastiques.

Pour mettre en place le matériel orthotrope, lors de sa création, il faut définir son type "Orthotrope". Ensuite, il faut configurer les propriétés physiques de la matière le long de chaque axe.

Matériaux transversalement isotropes

Le matériel transversalement isotrope est une variété du matériel anisotrope, auquel pour chaque point se trouve un plan de symétrie élastique, au cours de laquelle, le long de toutes les directions, des caractéristiques du matériel ne varient pas. En d'autres termes, deux des trois coefficients d'élasticité de ce matériau sont égaux E = Ex = Ey, tandis que la troisième n'est pas: E '= Ez -. De tels matériaux sont, par exemple, le bois en rondins de bois (Ez est dirigé le long du rayon), de papier, et le contreplaqué (E '= Ex = Ey dans le plan de la contre-plaqué, et E = Ez dans la direction perpendiculaire au plan de la feuille de contreplaqué).

Pour les matériaux transversalement isotropes, la loi de Hooke généralisée est:

Le matériel transversalement isotrope est caractérisé par les constantes élastiques suivantes: module d'élasticité E, coefficient de Poisson ν, et module de rigidité G, actif dans les plans de symétrie;

.

Dans tous les plans qui sont orthogonales à celles de symétrie, le fonctionnement est le module d'élasticité E ', coefficient de Poisson ν', et module de rigidité G ', et pour certains matériaux, l'équation peut être satisfaite:

.

Afin de mettre en place le matériel transversalement isotrope, lors de sa création, il faut sélectionner le type "Transversalement isotrope", après quoi la boîte de dialogue pour configurer les propriétés du matériel apparaît.

Mise en place des axes d'anisotropie

À résoudre les problèmes qui comprennent des corps composés de matériaux anisotropes, il est crucial de déterminer correctement les directions de l'élasticité pour chaque corps avant le calcul.

Pour cela, l'utilisateur doit sélectionner l'élément "Propriétés d'anisotropie" dans le menu contextuel situé sur le corps (ou un groupe de corps) avec le matériel anisotrope attribué. En ce qui concerne les propriétés de la matière un des types suivants doit être sélectionné: "Orthotrope" ou "Transversalement isotrope"

Dans la boîte de dialogue ouverte, l'utilisateur doit sélectionner le système local de coordonnées avec l'orientation des axes principaux de l'élasticité du matériel orthotrope.

Les directions des axes d'élasticité sont déterminées par le système de coordonnées, prédéfini pour chaque corps. Le même matériel orthotrope peut être préréglé pour plusieurs objets, et pour chaque corps, les directions des axes de symétrie peuvent être fixé par un système de coordonnées séparé.

Les principaux axes d'élasticité (normal aux plans de symétrie) seront orientées selon les axes du système de coordonnées indiqué pour chaque corps. L'élasticité axes coïncide par défaut avec les axes du système de coordonnées mondial.

Les touches "tourner autour de X, Y, Z. ..» mettent en place la rotation des axes d'élasticité de ce matériel par rapport aux axes du système de coordonnées sélectionné.

Pour voir quel système de coordonnées est liée à quel corps orthotrope donnée, il faut à nouveau invoquer la commande Propriétés de l'anisotropie du corps dans l'arbre d'études.
Pour les corps transversalement isotropes, il y a une option pour configurer les paramètres d'anisotropie en fonction de la géométrie du corps. Pour ce faire, dans la commande pour définir les axes d'anisotropie, l'utilisateur doit choisir le régime "Utiliser la normale à face" et sélectionnez les faces, dont la normale établira l'orientation E '= Ez.
Cette méthode permet de définir les paramètres du matériel transversalement isotrope des corps de la configuration spatiale complexe, y compris des formes courbés.

Une coiffe constituée du matériel transversalement isotrope.

L'axe d'anisotropie coïncide avec la normale sur la surface.

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