Izotropní a ortotropní materiály
Izotropní materiály
Materiál je izotropní, jsou-li všechny jeho mechanické a teplotní vlastnosti ve všech směrech stejné. Izotropní materiály mají homogenní nebo nehomogenní mikroskopické struktury. Ocel například vykazuje izotropní vlastnosti, ačkoli je její mikroskopická struktura nehomogenní.
Ortotropní materiály
Materiál je ortotropní, jsou-li jeho mechanické a teplotní vlastnosti jedinečné a nezávislé ve třech vzájemně kolmých směrech. Příkladem ortotropního materiálu je dřevo, mnoho druhů krystalů a válcované plechy.
Mechanické vlastnosti dřeva se dají například vyjádřit v podélném, radiálním a tečném směru. Podélná osa (1) je rovnoběžná se směrem zrna (vláken); radiální osa (2) je kolmá na letokruhy a tečná osa (3) je vůči letokruhům tečná.
Definice ortotropních vlastností pro objemy
Směry ortotropního materiálu napříč součástí jsou definované podle vybrané referenční geometrie. Pokud je součást vytvořena tak, že toto neplatí, měli byste ji modelovat jako různé součásti, aby se správně definovali ortotropní směry. Uvažujte například součást zobrazenou na obrázku:
Tuto součást je potřeba modelovat jako dvě součásti; válec a rovinný plech. Plochu potom můžete použít jako referenční geometrii pro definici směrů ortotropních materiálů pro rovinný plech a osu válce jako referenční geometrii pro válec.
|
|
|
|
Směry X, Y a Z pro ortotropní materiál, když je jako referenční geometrie použita plocha. |
Radiální (X), tečný (Y) a axiální směr (Z) pro ortotropní materiál, když je jako referenční geometrie použita osa. |
Definice ortotropních vlastností pro skořepiny
Pro rovinnou skořepinu vyberte jako referenční geometrii plochu, která je rovnoběžná se skořepinou. Osy X a Y leží v ploše a osa Z je kolmá k ploše. Pro válcovou skořepinu vyberte jako referenční geometrii válec. Osa Y je rovnoběžná s osou válce a osa X je tečná.
|
|
|
|
Směry X, Y a Z ortotropního materiálu pro rovinnou skořepinu. |
Směry X a Y ortotropního materiálu pro válcovou skořepinu. |
U kompozitních skořepin jsou směry X, Y a Z v definici ortotropního materiálu definovány různě pro každou vrstvu podle úhlu vrstvy. V definici ortotropního materiálu se neuvažuje referenční geometrie.
Software obecně upravuje referenční geometrii následujícím způsobem:
Software převede souřadný systém definovaný pomocí referenční geometrie tak, aby se osa Z stala kolmou k ploše skořepiny. Plocha skořepiny je definována pomocí 3 rohových uzlů.
Pokud je úhel mezi osou X vybrané referenční geometrie a kolmicí k ploše skořepiny větší než 45o, program promítne osu X referenční geometrie na plochu skořepiny a definuje tak upravenou osu X.
Pokud je úhel mezi osou X vybrané referenční geometrie a kolmicí k ploše skořepiny menší než 45o, program promítne osu Y referenční geometrie na plochu skořepiny a definuje tak upravenou osu X.
Osa Y upravené referenční geometrie je potom definována tak, aby svou pozicí doplnila pravý kartézský souřadný systém.
Jak definovat ortotropní materiál: