Material/de

Diese Seite erklärt das Materialdatensystem in FreeCAD.

Diese Seite befindet sich noch in der Übersetzung!

Überblick
Weil es schwierig bis unmöglich ist, einen festes oder komplette Bestand an Materialeigenschaften festzulegen, wählen wir einen offeneren Weg. Jedes Objekt in FreeCad das mit Materialien zu tun hat, hat eine Eigenschaft die mit "Material" benannt ist und eine Schlüssel/Wert-Liste ist, die eine unendliche Zahl an Materialeigenschaften enthalten kann. Weil dieser Weg mit solchen Daten umzugehen sehr offene und erweiterbar ist, besteht auch die Gefahr von Chaos. Deswegen beschreibt diese Seite einige Regeln und grundsätzlichen Eigenschaften um mit solchen Materialeigenschaften-Listen umzugehen.

Regeln
Jeder Eigenschaftssatz hat nur einen notwendigen Eintrag der "Name" benannt ist. Die ist der primäre Schlüssel des Materials. Die restlichen Materialeigenschaften sind optional oder können aus einer Materialdatenbank bezogen werden.

Eigenschaftsnamen (Schlüssel) nach Wörtern getrennt durch Unterstriche geordnet. The first substring is named by the application or standard, the following can be used to further group the properties.

Die Werte können durch Unterstriche gruppiert werden, z.B. um verschiedene Stahlsorten zu unterscheiden. Beispiel:
 * Name=Steel_Cast
 * SpecificWeight=7.85 (at 20° in kg/mm3)
 * EN10027_name = S235JR+AR (steel standard EN 10027-1)
 * FEM_YoungsModulus = xx ( in  mm−1·kg·s−2)
 * FEM_YoungsModulus_Z
 * FEM_YoungsModulus_X

Jede Eigenschaft hat auf dieser Seite eine für Menschen lesbare Beschreibung, mit Verbindungen zu weiteren Informationen (z.B. Wikipedia)

Für jede Eigenschaft muss eine Maßeinheit angegeben werden, basierend auf dem FreeCAD-internen Einheitensystem mm-kg-s! Dies ermöglichte eine einheitliche Nutzung und Übersetzung.

Der Schlüssel (Name) und der Wert der Eigenschaft darf nur ASCII-Zeichen (7-Bit) beinhalten. Die Schlüssel werden in Camel-Case (Binnenmajuskel) geschrieben, aber case-insensitive (unabhängig von der Groß- und Kleinschreibung) interpretiert.

Die Unterstriche ermöglichen später einen Eigenschaftseditor in Baumansicht der eine Faltung anbietet.

Werkzeuge
Es gibt einige Quellen um Materialien einfacher zu handhaben:
 * Einheitenrechner um deine Materialinformationen in einer Einheit passend für FreeCAD zu erhalten
 * http://www.matweb.com/ freie Materialdatenbank mit tausenden Materialwerten

Material-Datenbank
Sobald der obige Standard implementiert ist, wäre es dumm die Eigenschaften wieder und wieder in den Objekten zu speichern. Grundsätzlich können wir eine Material-DB mit den Namen als Primärschlüssel aufbauen. Falls du dann keine speziellen Voraussetzungen an das Material hast, gibst du einfach z.B. Name=Steel an und FreeCAD holt sich die entsprechenden Eigenschaften aus der Datenbank. Jede zusätzliche Eigenschaft die du in der map (TODO: Übersetzung für map) setzt, überschreibt die entsprechende aus der DB.

Zukünftig können wir die DB irgendwo im Netz ablegen und daraus eine grundsätzliche OpenSource Material-DB machen.

Momentan denke ich an einen einkompilierten Minidatensatz, mit einem Satz "Basis"-Materialien und ihren Grundeigenschaften und einer SQLite-basierten Vollversion.

Material.py
Da die Handhabung von Materialeigenschaften mühselig ist, sollten wir ein Python-Frontend-Modul mit Namen Material.py entwickeln. Dies wäre der Platz um alle möglichen Helfermethoden zur Materialhandhabung zu implementieren.
 * Berechnung von Masse, Volumen und Dichte
 * Umrechnung in verschiedene Einheitensysteme
 * Berechnungen die in Speziellen Anwendungen benötigt werden (z.B. FEM)
 * und alles weitere, von dem wir momentan noch nichts wissen

Das Modul sollte so entwickelt sein, dass es sowohl in FreeCAD als auch unabhängig auf der Kommandozeile laufen kann (material-property-map gegeben als Python map).

Das FreeCAD Material-Karten Dateiformat
Mit Materialien zu arbeiten heißt häufig Material-Definitionen zu importieren und exportieren. Dafür wird ein Dateiformat benötigt. Da wir nur Schlüssel-Wert-Paare haben, können wir ein einfaches und leicht zu lesen und parsendes Dateiformat wählen. Hierfür wurde das Initialisierungsdatei Format gewählt. Es ist standardisiert und Parser sind bereits verfügbar. Z.B. das Konfigparser Modul in Python.

Jede Materialbeschreibung befindet sich in einer Datei mit der Endung .FCMat. Einige dieser Dateien sind Bestandteil der FreeCAD-Quellen und werden in die Binärdatei eincompiliert. Dies wird gemacht um zusätzlichen Aufwand bei der Verteilung und beim Zugang zu vermeiden. Außerdem können Dateien an verschieden Orten abgelegt und gesucht werden, um nicht-Standard Material-Definitionen zu ermöglichen.

Beispiele
; last modified 1 April 2001 by John Doe Name=Steel_Cast Father=Steel Source=Some material book everyone knows (or not) ;Some comment [EN10027] ; steel standard EN 10027-1 Name=S235JR+AR [Graphic] Color_Emissiv = 255,255,255

Material properties
Here now the description of agreed material-properties. Feel free to add a subsection for the material-properties of you field of expertise.

General
ToDos: add some properties with an ordering system for materials (metal, alloy, mineral, wood, ....)

Mechanical
ToDos: further add properties needed for mechanical design.

Graphical
This section defines material-properties which are related to the visual appearance of the material. The

Finite Element Method
ToDos: Build up collection of FEM material properties.

Computational Fluid Dynamics
ToDos: Build up collection of CFM material properties.

Architecture and BIM
ToDos: add sustainability & LEED properties