如果不考慮損傷等效應，橡膠材料是彈性的（卸載后沒有殘余應變），但應力-應變曲線不是線性的，即所謂的“超彈性”。Abaqus 幫助文檔《Getting Started with Abaqus：Interactive Edition》第10.6節“ Hyperelasticity ”介紹了超彈性的基本知識，第10.7節“ Example: axisymmetric mount ”給出了一個橡膠材料模型的實例。

Abaqus軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優勢，它可以根據用戶提供的試驗數據采用最小二乘法自動計算本構模型中各個常數（如圖1、圖2所示）。

 

圖1  超彈性材料數據的輸入

圖2  材料評估 

用戶可以在Abaqus/CAE 中輸入下列實驗數據：

1）單軸拉伸/壓縮實驗（uniaxial tension/compression test data）；

2）等雙軸拉伸/壓縮實驗（biaxial tension/compression test data）；

3）平面拉伸/壓縮實驗（檢驗純剪行為）（planar tension/compression test data）；

4）體積拉伸/壓縮實驗（volumetric tension/compression test data）。

☆溫馨提示：定義超彈性材料數據時必須輸入名義應力（nominal stress）和名義應變（nominal stress），而非真實應力和真實應變。

 關于 Abaqus 中的超彈性材料，還應注意以下問題：

1）Abaqus中默認橡膠材料行為是彈性的、各向同性的；

2）分析過程中必須考慮幾何非線性效應（設置 Nlgeom 為 ON）；

3）對于 Abaqus/Standard 分析，默認情況下假定超彈性材料是不可壓縮的（泊松比等于0.5），為了幫助分析收斂，可以將該值設置為大于0.495；對于 Abaqus/Explicit 分析，默認情況下，假定超彈性材料是接近不可壓縮的（泊松比大于0.475）；

4）Abaqus 采用應變勢能（strain energy potential）來描述超彈性材料的應力-應變關系，而不是采用楊氏模量 E 或泊松比 ；

5）對于根據實驗數據確定的超彈性材料模型，當應變值達到一定程度（變形較大）時，計算過程可能不穩定。Abaqus 通過穩定性檢查來確定可能出現不穩定的應變值大小，并在 DAT 文件中給出相應的警告信息。

6）如果用戶希望快速錄入和確定橡膠材料的力學特性參數，建議大家使用Abaqus軟件內置的Python開發接口實現。

文章來源： 力學與Abaqus仿真