橡膠材料是典型的超彈性材料，要獲取超彈性材料本構模型（常見有Mooney-Rivlin、Ogden、Yeoh等），一般需要做一系列標準橡膠試驗并進行數據擬合。

本例演示了ANSYS對超彈性材料的曲線擬合能力，并通過有限元分析與拉扭試驗的對比，驗證所建立的本構模型的有效性。

常見的橡膠標準拉伸試驗

現需要一個本構模型來匹配硫化天然橡膠材料在各種變形模式下的100%工程應變的行為。

本例中，已通過試驗（單軸、雙軸和平面拉伸試驗）獲取了橡膠的實驗數據。使用這些數據，通過超彈性擬合能力確定本構模型的參數，可以擬合3參、5參和9參的Mooney-Rivlin超彈性模型。

試驗數據

同時對橡膠進行了拉扭實驗（將條形試件的兩端夾入測試儀器中，然后將試樣拉伸到原尺寸長度的50%，并將試樣的一端扭四圈）。試樣與ASTM D1043中規定的試樣相似，如下圖所示：

拉扭試驗條形試件

使用擬合得出的Mooney-Rivlin超彈性模型（5參為例）對拉扭試驗就行有限元分析，并與試驗結果相對比，據此判斷前面擬合得出的本構模型能否反映橡膠材料的真實行為。

模型采用SOLID186單元，兩端夾鉗區域采用MPC算法綁定到定位點。

有限元模型示意圖

按照拉扭試驗的加載順序：

step1：對兩端夾持區域施加試件厚度25%的壓縮位移，模擬夾具對試件的夾持作用。

step2：通過移動一側的夾持區域（剛性接觸面），同時固定另一側夾持區域，模擬拉伸到50%的拉伸狀況。

step3：通過將一側夾持區域保持在原位并圍繞縱軸旋轉另一側夾持區域綁定的關鍵點來模擬試件的扭轉。

加載順序

通過*create命令創建data文件存儲試驗數據：

使用tbft命令擬合數據：

將夾持面用MPC算法綁定到關鍵點上：

計算模擬出試件夾持、拉伸、扭轉行為：

提取扭轉過程的扭矩-角度（M-θ）曲線，與試驗結果較為吻合，證明前面通過擬合得出的5參Mooney模型可準確預測該橡膠行為。

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