A.2.1: 材料的基本性能

材料刚度

刚度,即材料抗变形的能力,以其杨氏模量或弹性模量“E”为特征。其值越高,材料越硬。

表A.2.1.1列出了一些常用建筑材料的E值。

对于复合材料(例如:由玻璃纤维和环氧树脂制成的杆件),有必要使用材料测试来延迟执行E的平均值。Karamba3D 所需要的E值输入以(kN/cm2kN/cm^2千牛顿/平方厘米)为单位。

如果拉伸一块材料,它不仅会变长而且会变薄:它会横向收缩。以钢材为例,其横向应变等于纵向应变的30%。如果梁的横截面高度与跨度的比例较大,则会影响位移响应。

然而,在普通的梁结构中,这种影响并不是非常重要。剪切模量“G”描述了这方面的材料性能。

特定的重量

“gamma(伽马)”值单位预计为(kN/cm3kN/cm^3千牛顿每立方米)。这是每单位体积所受的力。由于地球重力加速度(a=g=9.81kgm/s2a=g=9.81 kg m/s^2),根据牛顿定律(f=maf=m \cdot a),质量为1千克的m其向下作用力为f=9.81Nf=9.81N。为计算结构的挠度,假定f=10Nf=10N的值足够精确。如需获得更为精确的值,请更改“karamba.ini”文件中的“gravity(重力)”条目。如使用英制单位,程序会自动设置“重力(gravity)”的精确值,否则,从lbm到lbf的转换将无法正常进行。

表格A.2.1.1给出了许多典型建筑材料的比重。只有当在荷载上施加重力时,材料的重量才会生效(请参阅第3.2.1节)。

刚度、应力和应变的理论背景

应变是材料加载时长度的增加与其初始长度之间的商。通常用希腊字母εε表示应变。应力是单位面积上力的集度。根据梁截面的应力,可以通过将截面上每个点的面积与应力的乘积相加(积分)来计算梁承受的法向力。压力通常用希腊字母σσ表示。线性弹性材料在应力和应变之间显示出线性关系。该关系被称为胡克定律,其表达式如下:

σ=Eεσ = E \cdot ε

“E”代表杨氏模量,它取决于材料并描述其刚度。胡克定律表明,变形越多,施加的作用力就越大。

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