超彈性材料
關注創建者：赤子Sim 創建時間：2019-05-12
超彈性材料的視頻教程
橡膠及泡棉類超彈性材料_力學仿真方法介紹(ABAQUS)
視頻主題: 橡膠及泡棉類材料的超彈性力學仿真方法介紹 作者: 櫛比鱗臻 北京大學力學系 博士后 視頻主要介紹了超彈性力學行為的仿真建模方法，也就是對于橡膠及泡棉類材料，如何建立函數關系，用于描述應力與應變、溫度、時間、循環載荷歷程等因素之間的聯系。同時，也會介紹利用ABAQUS的進行超彈性材料的力學仿真，在設置和操作中應該注意哪些事項。
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Abaqus非線性分析之超彈性材料
1.本課程對Abaqus非線性靜力分析進行簡要介紹，重點講解了超彈性材料的性質、實驗方法等； 2.結合案列對Abaqus中超彈性材料曲線擬合工具進行講解； 3.基于Isight-Abaqus聯合仿真平臺對橡膠材料本構參數進行標定。
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只有操作ABAQUS-橡膠密封材料受壓超彈性分析-2D-3D
典型橡膠材料超彈性本構模型及其適用性 橡膠又稱為彈性體，包括天然橡膠及合成橡膠，是無定形的高聚物。橡膠是一種超彈性材料，具有良好的伸縮性和復原性，被廣泛用作密封、減振部件。相對于金屬材料的性能表征只需要較少的參數，橡膠的特性就顯得很錯綜復雜，其物理化學性能與金屬材料有很大差別。
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超彈性材料的實例教程
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
展開 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
展開 https://www.simright.com/zh/blogs/simright-2018-8-17-chaodan/
更新語錄橡膠材料作為一種高分子超彈性材料廣泛應用于承載結構軸承、密封件、吸收震動的襯墊、連接器和輪胎等，已成為現代工業的重要原材料。Simulator及Toptimizer本周新增功能，支持使用有限元中常用的Mooney-Rivlin模型模擬橡膠材料力學行為。本次更新共有4項改進和修復，歡迎大家體驗，多提建議！希望大家支持云端CAE，支持Simright！
2018.8.11-2018.8.17
Simulator (在線仿真計算軟件)
1.新增：材料庫支持超彈性材料
材料庫中新增TPU材料，自定義支持超彈性材料本構模型。
2.改進：改進材料分類改進材料庫中超彈性材料（HyperElatsic）分類。
Toptimizer(在線拓撲優化軟件）
1.新增：材料庫支持超彈性材料
材料庫中新增TPU材料，自定義支持超彈性材料本構模型。
2.改進：改進材料分類改進材料庫中超彈性材料（HyperElatsic）分類。
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展開 超彈性材料如橡膠等在工業、建筑和國防中隔震、絕緣等方面具有廣泛應用，如汽車懸置、艦船、航天器隔振器等。
橡膠材料的應力-應變行為是彈性的，它們能承受100%的大變形而不產生塑性變形和斷裂，但是具有高度的非線性，在大變形時應力陡然上升。這種材料行為稱為超彈性（hyperelasticity）。
橡膠本構關系非常復雜。在大量的實驗數據的基礎上，人們建立起來很多理論模型來描述橡膠的力學特征。Abaqus有限元軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優勢，為用戶提供了多種橡膠材料的本構模型，用戶可以根據實驗數據和材料的力學行為特征做出選擇。通過擬合實驗數據，確定所選本構方程中的系數，這些過程在程序中可自動完成。
由于超彈性體的特殊性質，基于楊氏模量和泊松比所建立的本構模型不再滿足對大變形行為的描述，我們用應變勢能（strain energy/potential）來表達超彈性材料的應力-應變關系。
展開 超彈性材料是一種常見的材料模型，其主要用于模擬橡膠等材料的超彈性性質。具體來說，其是通過一個彈性勢能的函數來描述材料的應力應變關系。在實際中，采用超彈性材料制成的結構通常都伴隨著大變形/大應變的響應，因此實際中超彈性材料的彈性勢能函數往往以大變形的應力度量PK-2應力和格林應變E表達，PK-2應力可由勢能函數對格林應變求微分求得。
彈性勢能函數不同，所得到的的應力與應變關系就不同，常見的超彈性材料本構模型包括NEO-HOOKEAN，Mooney-Rivlin等。
在通用有限元軟件abaqus中，對于超彈性材料本構的二次開發可以采用UHYPER或UMAT進行，幫助文檔也提供了幾個UMAT的具體例子。在verification manual4.1.21中提供了不可壓縮單元的用戶材料子程序和模型：
該模型具體如下所示：
采用同樣模型并用abaqus內置的neo-hookean模型與該使用子程序的模型進行對比，計算結果一致。
然而，如果稍加修改其邊界條件，將其邊界條件改為一端固定一端拉伸：
則兩個模型的計算結果如下：
內置NEO-HOOKEAN模型與umat在該邊界條件下計算結果并不一致，而內置模型明顯相對剛度更大。
具體原因，目前還沒有找到，以下是該模型的鏈接，歡迎各位測試指正。
鏈接: https://pan.baidu.com/s/1Sd53tGjQTHjuPSU_FxXv8Q 提取碼: r3f4
【完】
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目標
探究超彈性材料的特性
加深對大型非線性變形的理解
了解軸對稱建模的工作原理
步驟
1、在Ansys Workbench中創建一個靜力結構分析系統。
2、定義超彈性材料。
3、導入O型圈幾何模型。該仿真基于二維方案進行，然后通過旋轉得到三維結果。O型圈與設備的橫截面如圖1所示。
圖 1.
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☆ END ☆
在橡膠產品的設計與仿真中，仿真結果的可靠性，首先取決于輸入的材料模型是否準確。一個僅基于單軸拉伸數據構建的模型，可能嚴重偏離材料在多軸真實受力下的行為，導致剛度、壽命等性能預測錯誤或設計過度保守。
我們提供的系統化測試服務，旨在通過一系列標準試驗，完整刻畫橡膠材料在各種變形模式下的力學響應，為您構建高保真度的仿真模型提供堅實的數據基礎。
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針對傳統商業有限元在處理變剛度復合材料（VSCL）與變厚度幾何時存在的網格畸變、計算耗時長、非線性極易發散等痛點，本人開發了一套基于 MATLAB 的高階半解析氣動彈性求解器。
本求解器直接基于連續介質力學方程進行離散，可實現復合材料板殼/懸臂翼面的極速參數掃描與深區非線性分岔追蹤。現分享部分計算結果，并承接相關復雜工況的定制計算與數據圖表輸出。
一、 核心理論框架
結構本構
</p><h3><strong>定義橡膠超彈性材料</strong></h3><p>進入properties 模塊，然后Create Material →Mechanical→elastic→hyperelastic，材料類型選擇Isotropic，Input source選擇 Test data ，并在Test Data下依次輸入單軸實驗、雙軸實驗和平面剪切實驗數據。
上海黑翊材料科技有限公司 — 超黑消光材料領域的創新引領者
公司簡介
上海黑翊材料科技有限公司是一家專注于高性能納米光學材料研發、生產與銷售的國家高新技術企業。公司以“極致吸收，定義黑度新標準”為使命，致力于為全球高端制造與前沿科技領域提供全球領先的超黑消光材料解決方案。
核心技術與產品
我們的核心產品是自主研發的 “超黑消光材料” 。該材料基于尖端的納米結構設計與精密制備工藝，實現了對可見光波段
11月11日，Ansys官方『Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析』研討會為您展開介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，還將簡要介紹Ansys最新收購的聚合物材料建模工具PolymerFEM，感興趣的下滑預約學習??
時間：11月11日（星期二），16：00-17：00
內容簡介：
本次網絡研討會主要介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，聚焦于超彈性本構的選取
校準超彈性材料6個月前
一個共同特征是超彈性材料通常會發生較大的變形。它需要特殊的材料模型和材料性質校準，以考慮超彈性行為。
在本案例中，超彈性通過Mooney-Rivlin材料模型進行建模。提供多組實驗測試數據用于材料性質校準。按照說明文件復現校準過程。之后，對樣品進行拉伸和扭轉模擬，獲得力矩與旋轉曲線。把結果和實驗結果對比，看看是否匹配。
Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析
立即報名：https://v.ansys.com.cn/live/96DnAY01?
