Materiali Anisotropi

 

I materiali anisotropi si differiscono da quelli isotropi anche per le loro proprietà fisiche (moduli di elasticità, coefficienti di Poisson, conducibilità termica, ecc), che hanno valori diversi a seconda dell'orientamento spaziale del corpo fisico. Tra le varietà di materiali da costruzione anisotropi, il più grande valore pratico sono i cosiddetti ortotropici e materiali trasversalmente isotropi. AutoFEM Analysis prevede il coinvolgimento di entrambi i tipi di questi materiali anisotropi nello studio.

 

Materiali ortotropi

Il materiale ortotropo è un tipo di materiale anisotropo, che ha tre piani reciprocamente ortogonali di simmetria elastica, lungo la quale le sue caratteristiche

rimangono invariate. Tali materiali includono vari cristalli e materiali compositi con una struttura regolare (ad esempio, strati di plastica o tessuto vetroresina rinforzato con vetro).

Per i materiali ortotropi, la forma generalizzata della legge di Hooke può essere messa come segue:

 

       

 

Su 12 coefficienti di questa equazione (costanti elastiche), solo nove sono indipendenti, dal momento che per la simmetria dei termine delle equazioni della legge di Hooke generalizzata, i seguenti rapporti avvengono:

Moduli da taglio Gij sono indipendenti di altre costanti elastiche.

Per impostare il materiale ortotropo, al momento della creazione, si dovrebbero scegliere l'opzione "Ortotropo". Quindi, si dovrebbe impostare le proprietà fisiche del materiale lungo ciascun asse.

 

 

Materiali trasversalmente isotropi

Il materiale trasversalmente isotropo è una varietà del materiale anisotropo, per ciascun punto della quale vi è un piano di simmetria elastica, in cui, lungo tutte le direzioni, caratteristiche del materiale non cambiano. In altre parole, due dei tre coefficienti di elasticità di tale materiale sono uguali E = Ex = Ey, mentre il terzo è E' = Ez. Tali materiali includono, ad esempio, tronchi di legno, carta e legno compensato (E = Ex = Ey nel piano, e E' = Ez nella direzione perpendicolare al piano).

Per i materiali trasversalmente isotropi, la legge di Hooke generalizzata appare come segue:

 

 

Il materiale trasversalmente isotropo è caratterizzato con le seguenti costanti elastiche: modulo di elasticità, Poisson coefficiente ν, e rigidità modulo G, attivo nei piani di simmetria; ivi, .

In tutti i piani, che sono ortogonali a quelli simmetria, funzionante sono modulo elastico E ', Poisson coefficiente ν', e rigidità modulo G ', e per alcuni materiali, l'equazione può essere soddisfatto:

.

Per impostare il materiale isotropo trasversalmente, durante la creazione di uno, si deve selezionare l'opzione «Trasversalmente Isotropa", dopo di che verrà visualizzata la finestra di dialogo per impostare le proprietà del materiale.

 

 

Impostazione assi di elasticità (anisotropia)

Alla soluzione di problemi che includono corpi fatti di materiali anisotropi, è fondamentale prima del calcolo per determinare correttamente le direzioni principali di elasticità per ciascun corpo.

A questo scopo, l'utente deve selezionare la voce "proprietà anisotropia" nel menù contestuale trova sul corpo (o gruppo di corpi) con il materiale anisotropo assegnato. Per quanto riguarda le proprietà del materiale, deve essere selezionato il tipo di quest'ultimo: "Ortotropo" o "Trasversalmente isotropo".

 

 

Nella finestra aperta, l'utente deve selezionare il sistema locale di coordinate, i cui assi coincidono con l'orientamento della assi principali della elasticità del materiale ortotropo.

 

 

Indicazioni di assi elasticità sono determinati dal sistema di coordinate, predisposti per ciascun organismo. Lo stesso materiale ortotropo può essere predisposta per alcuni organismi, e per ciascun corpo, le direzioni degli assi di simmetria può essere impostato dal sistema di coordinate separata. Le direzioni principali di elasticità (normale ai piani di simmetria) saranno orientate lungo gli assi del sistema di coordinate, incluso il corpo. Gli assi elasticità predefinito coincidono con gli assi del sistema globale di coordinate.

I pulsanti "Ruota intorno a X, Y, Z ...", istituito il turno di elasticità del materiale relativi assi agli assi del sistema di coordinate selezionato.

Per visualizzare il sistema di coordinate è correlata ad un dato corpo ortotropo, si dovrebbe nuovamente richiamare l'anisotropia proprietà di comando per il corpo nell'albero di studi.

Per gli organismi trasversalmente isotropi, vi è la possibilità di impostare i parametri di anisotropia basati sulla geometria del corpo. A tale scopo, nel comando per impostare gli assi di anisotropia, l'utente deve scegliere regime "Utilizzare la normale a faccia" e selezionare sfaccettature, il normale che impostare la direzione E' = Ez.

Questo metodo permette di definire i parametri del materiale trasversalmente isotropo degli organismi configurazione spaziale complessa, incluse forme curve.

 

Una carenatura realizzata in materiale isotropo trasversalmente.

L'asse di anisotropia coincide con la normale alla superficie

 

Vedere anche: Assegnamento del Materiale, Creare un Nuovo Materiale, S-N Curva

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