Изотропные и ортотропные материалы
Изотропные материалы
Материал считается изотропным, при идентичности механических и термических свойств вдоль всех направлений. Изотропные материалы могут иметь гомогенную или негомогенную микроструктуру. Например, сталь имеет изотропные свойства, несмотря на негомогенную микроструктуру.
Ортотропные материалы
Материал считается ортотропным, в случае уникальности и независимости механических и термических свойств вдоль трех взаимно перпендикулярных направлений. Ортотропными материалами являются дерево, большинство минералов и металлопрокат.
Например, механические свойства дерева в указанной точке характеризуются вдоль продольного, радиального и тангенциального направления. Продольная ось (1) является параллельной направлению текстуры (волокон); радиальная ось (2) является перпендикулярной кольцам роста; и тангенциальная ось (3) является касательной к кольцам роста.
Определение ортотропных свойств твердых тел
Направления ортотропного материала компонента определяются, с использованием выбранной справочной геометрии. В случае несправедливости данного положения, в результате использованного процесса изготовления детали, должно проводиться моделирование отдельных частей, с целью надлежащего определения ортотропных направлений. Например, может быть рассмотрена представленная на рисунке деталь:
Данная деталь должна быть моделирована в виде двух частей, цилиндра и плоского листа. Затем, может быть использована плоскость в качестве справочной геометрии, для определения направлений ортотропного материала плоского листа, и ось цилиндра - в качестве справочной геометрии для цилиндра.
|
|
|
|
Направления X, Y и Z ортотропного материала, при использовании плоскости в качестве справочной геометрии. |
Радиальное (X), тангенциальное (Y) и осевое (Z) направления ортотропного материала, при использовании оси в качестве справочной геометрии. |
Определение ортотропных свойств оболочек
Для плоской оболочки, выберите плоскость, параллельную оболочке в качестве справочной геометрии. Оси X и Y лежат на плоскости, и ось Z перпендикулярна плоскости. Для цилиндрической оболочки, выберите ось цилиндра в качестве справочной геометрии. Ось Y является параллельной оси цилиндра, ось X является тангенциальной.
|
|
|
|
Направления X, Y и Z ортотропного материала для плоской оболочки. |
Направления X и Y ортотропного материала для цилиндрической оболочки. |
В композитных оболочках из ортотропного материала, определение направлений X, Y и Z различно для каждого слоя, в зависимости от угла ориентации волокон слоя композита. Справочная геометрия не учитывается при определении ортотропных материалов.
В основном, программа изменяет справочную геометрию следующим образом:
Программа преобразует определенную справочной геометрией систему координат, устанавливая ось Z перпендикулярно плоскости оболочки. Плоскость оболочки определяется 3 угловыми узлами.
При значении угла между осью X выбранной справочной геометрии и перпендикуляром к плоскости оболочки более 45o, ось X справочной геометрии отображается программой на плоскость оболочки, для определения измененной оси X.
При значении угла между осью X выбранной справочной геометрии и перпендикуляром к плоскости оболочки менее 45o, ось Y справочной геометрии отображается программой на плоскость оболочки, для определения измененной оси X.
Затем, определяется ось Y измененной справочной геометрии, для завершения правосторонней Декартовой системы координат.
Для определения ортотропного материала: