防塵罩(超彈性材料)分析

防塵罩(超彈性材料)分析的圖1

       超彈性模型是指材料存在一個彈性勢能函數,常用來分析多孔結構材料的多孔介質力學模型。如具有橡膠類材料的柔軟性 、高延展性 、高彈性等,除此之外,還可用來分析材料的多孔隙結構極大地影響材料的壓縮性質。在泡沫硅橡膠的結構分析和設計中,需要建立和發展適合的材料模型、本構關系以及考慮有限變形下的非線性彈性的有效數值方法。

    超彈性的性質包括應力和應變的關系,如圖,這樣性質的材料多數場合伴隨著大變形或大應變。 

防塵罩(超彈性材料)分析的圖2

midas MeshFree超彈性本構模型通過應變能密度函數來描述。

應變能函數形式有多項式模型Ogden模型以及Blatz-ko模型。

詳細介紹如下:

延伸率:用橡膠材料的單軸拉伸來說明。

防塵罩(超彈性材料)分析的圖3

防塵罩(超彈性材料)分析的圖4

防塵罩(超彈性材料)分析的圖5

   

防塵罩(超彈性材料)分析的圖6防塵罩(超彈性材料)分析的圖7

防塵罩(超彈性材料)分析的圖8

多項式模型

防塵罩(超彈性材料)分析的圖9

防塵罩(超彈性材料)分析的圖10

防塵罩(超彈性材料)分析的圖11

1階多項式模型等效于2階Mooney Rivlin模型 ,適用于拉應變100%,壓應變30%。

2階多項式模型等效于5階Mooney Rivlin模型 ,適用于拉應變100%,壓應變30%。

以此類推。對于大應變,越高階選項,精度越高。

另外,從1階多項式模型也可以得到Neo-Hookean模型,應變范圍20%~30%。

Ogden模型

防塵罩(超彈性材料)分析的圖12

防塵罩(超彈性材料)分析的圖13

防塵罩(超彈性材料)分析的圖14

Blatz-ko模型

防塵罩(超彈性材料)分析的圖15

曲線擬合

       midas MeshFree中通過試驗數據可方便得獲得超彈性模型的材料常數。

材料常數根據最小二乘法(least square method)近似計算,并根據材料模型決定使用線性還是非線性最小二乘法。

支持通過四種試驗方法計算材料常數,分別為純拉伸/壓縮、等雙軸拉伸、純剪切和簡單剪切。

多項式模型和奧格登模型在處理體積壓縮試驗外的試驗數據時,需要假設為非壓縮性材料。

收集的試驗數據應該是工程應變和工程應力。

防塵罩(超彈性材料)分析的圖16

參考文獻:

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END

防塵罩(超彈性材料)分析的圖17

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防塵罩(超彈性材料)分析的圖18
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