Abaqus為用戶提供了多種本構關系來模擬超彈性材料，這種材料具有高度非線性，當Abaqus進行模擬時假設這種材料是具有彈性、各向同性，并且同時考慮幾何非線性效應。與材料的剪切柔度相比，對于大多數類似橡膠的固體材料，其可壓縮性非常小，當分析對象為平面應力問題、殼、薄膜、梁、桁架、或者鋼筋等，這個問題不值得關注。但是對于固體、平面應變或者軸對稱問題卻不能忽略。對此，Abaqus/Standard提供了雜交單元來模擬超彈性材料中完全的不可壓縮行為。

        橡膠材料力學性能的描述方法主要為兩類：一類是認為橡膠為連續介質的現象學描述；另一類是基于熱力學統計的方法。基于連續介質力學的本構模型主要有Polynomial、Reduce Polynomial、Ogden模型等，其中Mooney-Rivlin模型是 Polynomial的特殊形式，Neo-Hookean 模型是Reduce Polynomial的特殊形式。基于熱力學統計主要有Arruda-Boyce和Van der Waals等本構模型。本文利用Abaqus模擬大變形的橡膠，具體步驟如下。

1、在Abaqus/CAE Sketch模塊中作出模型草圖，如圖1所示，然后在Part模塊中分別建立Push、Rubber、Base三個部件。其中Push為解析剛體，Base為離散剛體。

圖1 草圖

2、在Property模塊中定義橡膠的屬性，采用Mooney-Rivlin模型，參數如圖2所示，然后賦給Rubber部件。

圖2  橡膠參數設置

3、裝配，定義分析步，采用默認的場輸出和歷史輸出。為了保證剛開始能夠較容易收斂，設置分析步初始增量步為0.01，打開幾何非線性。

圖3  分析步定義

4、定義接觸對：Push下表面和橡膠表面，Base上表面和橡膠表面。接觸屬性定義和接觸對定義如下：

圖4 接觸屬性

圖5 接觸對定義

5、定義載荷邊界條件。約束Push的1、6自由度，在分析步中2自由度方向給定-19的位移；約束Base的全部自由度。

6、橡膠采用CPS4R單元，離散剛體采用R2D2單元。

圖6 網格劃分

7、提交計算。

8、后處理

位移云圖如圖7 所示

圖7 位移云圖

圖8 偽應變能（ALLAE）

圖9 彈性應變能（ALLSE）

圖10 偽應變能與彈性應變能比值

        圖10 表明，在增量步剛開始，比值瞬間到達15.7%，這是一個兩個微量相除的結果，可以忽略。在隨后的時間里，耗散的偽應變能占的比例逐漸下降到0.2%左右，并且能夠一直維持這個值，遠小于5%的預期值，說明沙漏現象得到了有效的控制。

文章來源：有限元在線