这可以通过以下方式实现：基于热影响区（HAZ）的铝材料特性创建新的用户自定义材料，应用正确的双线性材料模型，并按照 EN 1993-1-8 进行螺栓和焊缝校核。
铝因其重量轻、耐腐蚀性强和长期耐久性好，在结构工程中的应用日益广泛。与此同时，铝的力学行为与钢材存在本质差异，尤其是在焊接区域。设计人员必须考虑 HAZ 软化、延性降低以及强度对合金和热处理状态的强烈依赖性。
如果在模型中正确表达了铝的特定力学行为，IDEA StatiCa Connection 可支持铝结构节点设计。
材料
尽管铝的材料本构曲线形状与钢材相同，但由于其力学性能受以下因素显著影响，需要用户额外输入相关参数：
- 合金种类和热处理状态，
- 厚度，
- 热处理历史，
- 焊接及由此产生的热影响区（HAZ）。
规定非比例延伸强度（f₀）和极限抗拉强度（fᵤ）
规定非比例延伸强度（相当于钢材的屈服强度）和极限抗拉强度因合金种类和热处理状态而异。这些数值必须从 EN 1999‑1‑1 中获取，并在定义用户材料时手动输入。
热影响区（HAZ）
焊接会显著降低铝的强度，在焊缝周围称为热影响区的区域内，强度通常降低 40–60%。IDEA StatiCa 不会自动识别 HAZ 区域，因此用户必须明确指定这些区域。
有两种处理方式：
- 对相关焊接区域指定具有 HAZ 折减强度的独立材料，或
- 将 HAZ 属性赋予整个节点，这种方式偏于保守，但实用性强，且反映了大多数破坏发生在 HAZ 内部或附近的实际情况。
材料本构图
铝的延性明显低于钢材。对于 IDEA StatiCa 中的结构设计，已给出以下说明：
- 由于铝合金的塑性高度依赖于热处理状态，极限塑性范围因成形工艺不同而存在显著差异。我们无法对所有合金的极限塑性应变给出统一说明。
- 如果用户希望使用塑性分析，板件的塑性应变限值由用户自行判断确定。
- 极限工程应变和断裂应变的范围如下所示。
对于典型结构铝合金，极限（均匀）工程应变通常在 4–10% 范围内，而总断裂应变（断后伸长率）通常在 9–18% 范围内，具体取决于合金系列和热处理方式。
硬化模量 E₁
对于铝，硬化模量 E₁ 并非常数，必须由 fᵤ、f₀、εu、εp 确定。这与钢材不同，但 IDEA StatiCa 使用固定关系式 E₁ = E / 1000，且无法更改。
这在实践中意味着什么？
需要在项目设置中修改极限塑性应变。
要创建铝材料，需要进入材料选项卡，复制现有材料并编辑。
然后需要根据铝的特性调整材料属性。如果节点包含焊接，则必须处理 HAZ 值 f0,haz 和 fu,haz。
用户自定义材料可保存在 MPRL 库中，以便在 IDEA StatiCa Connection 的所有未来项目中使用。
分项系数
材料、螺栓和焊缝的承载能力极限状态校核分项系数在各规范之间一致——兼容性有保障。
普通螺栓
EN 1999‑1‑1 中大多数螺栓校核使用与 EN 1993‑1‑8 相同的公式和参数。这意味着：
- IDEA StatiCa 现有的螺栓校核完全适用于铝结构节点。
- 唯一的差异是沉头螺栓和铝螺栓的抗拉承载力系数 k₂。
这些类型在 IDEA StatiCa Connection 中不受支持，铆钉同样不受支持。
对于普通钢螺栓（铝结构中的典型选择），所有校核仍然有效。
请注意，EN 1999 明确要求在铝与钢等其他金属接触时采取防电化学腐蚀保护措施。
预拉力（摩擦型）螺栓
EN 1993-1-8 中的摩擦系数基于摩擦面的处理方式。EN 1999-1-1 中的摩擦系数基于摩擦面的厚度。
在 IDEA StatiCa 中，摩擦系数 μ 可在项目设置中直接设定，因此可不受限制地应用相应数值。
焊缝
涉及焊接时，热影响区（HAZ）因材料性能退化而承受显著的强度降低。应用程序不会自动识别这些区域，因此用户必须明确表达这些区域。
可通过以下方式实现：
- 定义独立的 HAZ 材料并将其赋予板件的受影响部分。
- 保守地将 HAZ 属性应用于整个节点，从而避免复杂的几何修改。
IDEA StatiCa 采用 Von-Mises 塑性条件作为破坏准则，与 EN 1993-1-8 中的假定一致。焊缝需要赋予与 HAZ 强度对应的材料。
结论
✅ 材料、螺栓和焊缝的分项系数在 EN 1999‑1‑1 和 EN 1993‑1‑8 之间保持一致。
⚠️ 铝材料未内置于软件中，必须由用户定义，包括正确的 HAZ 强度。
⚠️ 塑性应变限值应取保守值。用于分析的塑性应变高度依赖于热处理状态和成形工艺。
❌ 对于铝，硬化模量 E1 取决于 fᵤ、f₀、εel、εmax 。IDEA StatiCa 使用固定关系式且无法更改。IDEA StatiCa 中较低的应变硬化是偏于保守的。
✅ 普通钢螺栓和预拉力钢螺栓的规范校核与 IDEA StatiCa 当前设置兼容。
✅ 焊缝校核兼容。
⚠️ HAZ 区域必须明确定义，或整个节点可保守地采用 HAZ 属性。
⚠️ 铝结构节点的解决方案尚未经过验证。
注：本主题的更详细说明见 PDF 文档。
