一、概述

         典型的橡膠材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為是超彈性的，超彈性材料的變形在大應(yīng)變值時(shí)(通常超過(guò)100%)仍然保持為彈性。

 Abaqus在模擬超彈性材料時(shí)，會(huì)作出如下假設(shè)：

• 材料行為是彈性的；

• 材料行為時(shí)各向同性的；

• 模擬將考慮幾何非線性效應(yīng)。

         在Abaqus/Standard中默認(rèn)地假設(shè)材料是不可壓縮的；Abaqus/Explicit假設(shè)

材料是接近不可壓縮的(默認(rèn)泊松比為0.475)。Abaqus會(huì)提供不同的材料模型來(lái)模擬不同特性的橡膠材料。

那么在Abaqus怎樣根據(jù)橡膠材料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)近似擬合出其真實(shí)的本構(gòu)呢？

二、ABAQUS本構(gòu)擬合法

        Abaqus提供了多種的橡膠材料模型，如多項(xiàng)式模型、Mooney-Rivlin模型、Neo-Hookean模型等，用來(lái)模擬真實(shí)超彈性材料的不可壓縮性。

        對(duì)于已知的橡膠試驗(yàn)數(shù)據(jù)（如單軸試驗(yàn)、雙軸試驗(yàn)、平面試驗(yàn)等），我們?nèi)绾卧贏baqus中正確選擇與其對(duì)應(yīng)的本構(gòu)進(jìn)行模擬呢？這也許是橡膠仿真的關(guān)鍵。

首先，在Property模塊中建立橡膠材料，如圖1。

圖1 建立橡膠材料

        如果不清楚需指定哪種應(yīng)變勢(shì)能時(shí)，在Strain energyprotential欄中選擇Unknow，并選擇相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，以便Abaqus自動(dòng)擬合其應(yīng)變勢(shì)能。如圖2。

圖2 應(yīng)變勢(shì)能選擇

輸入相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

 

圖3 輸入試驗(yàn)數(shù)據(jù)

        在主菜單Material->Evaluate->Rubber下擬合橡膠材料的應(yīng)變勢(shì)能曲線。并在彈出的對(duì)話框中設(shè)置各試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變的最大、最小值。

 

圖4 擬合橡膠應(yīng)變勢(shì)能

如圖為擬合出的單軸、雙軸及平面試驗(yàn)下的橡膠應(yīng)變勢(shì)能曲線。

(a)   單軸應(yīng)變勢(shì)能曲線

(b)   雙軸應(yīng)變勢(shì)能曲線

(c)   平面應(yīng)變勢(shì)能曲線

圖5 擬合的橡膠各試驗(yàn)數(shù)據(jù)下的應(yīng)變勢(shì)能曲線

三、總結(jié)

        可見(jiàn)Abaqus簡(jiǎn)單快捷的橡膠材料本構(gòu)擬合方法為橡膠超彈性材料的模擬提供了很大的方便。

文章來(lái)源：有限元在線