粘彈性材料
關(guān)注創(chuàng)建者：嵩影Jing 創(chuàng)建時(shí)間：2022-05-25
粘彈性材料的視頻教程
橡膠及泡棉類(lèi)超彈性材料_力學(xué)仿真方法介紹(ABAQUS)
后續(xù)會(huì)再推出一粘彈性模型的仿真課程，包括Time-dependent 粘彈性模型、Frequency-depend 粘彈性模型、非線性粘彈性建模、循壞載荷問(wèn)題仿真等四個(gè)小節(jié)的內(nèi)容。
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Abaqus材料模型-時(shí)域線性粘彈性
一、視頻內(nèi)容介紹 二、時(shí)域線性粘彈性理論 1、線性粘彈性的含義 2、Boltzmann疊加原理 3、蠕變與松弛的關(guān)聯(lián)性 4、線性粘彈性的廣義形式 5、maxwell模型 6、廣義maxwell模型 三、ABAQUS中時(shí)域粘彈性模型表述 四、ABAQUS中時(shí)域粘彈性模型的輸入 1、參數(shù)直接輸入-Prony級(jí)數(shù)的形式 2、基于歸一化測(cè)試數(shù)據(jù)輸入
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Abaqus材料模型-頻域線性粘彈性
Abaqus材料模型-頻域線性粘彈性 一、視頻內(nèi)容介紹 二、頻域線性粘彈性理論 1、時(shí)域線性粘彈性理論回顧 2、動(dòng)態(tài)剪切松弛函數(shù) 3、基于廣義Maxwell模型的剪切模量頻域表述 4、基于廣義Maxwell模型的體積模量頻域表述 三、ABAQUS頻域線性粘彈性應(yīng)用 1、ABAQUS中模量頻域表述的歸一化處理 2、利用DMA測(cè)試數(shù)據(jù)擬合線性粘彈性Prony級(jí)數(shù) 視頻中涉及文件均在附件
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粘彈性材料的實(shí)例教程
圖 3 通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的復(fù)剪切模量定義 Prony 級(jí)數(shù)的命令流
圖4 粘彈性阻尼器頂面的 X 向位移頻響曲線
總結(jié)：
本仿真演示了如何在諧響應(yīng)分析中使用粘彈性材料，以及粘彈性阻尼器如何降低高頻下的變形幅值。
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本案例演示了使用Tool-Narayanaswamy（TN）移位函數(shù)（shift function）的假想溫度材料模型來(lái)檢測(cè)全陶瓷固定義齒（FPD）中的殘余應(yīng)力。
主要應(yīng)用了下列技術(shù)和能力：
• 對(duì)粘彈性材料使用假想溫度模型
• 運(yùn)行一個(gè)瞬態(tài)熱分析來(lái)確定不同時(shí)間步的溫度分布
• 在結(jié)構(gòu)分析中將熱分析結(jié)果作為溫度載荷加載
• 運(yùn)行一個(gè)非線性結(jié)構(gòu)分析來(lái)確定熱加載下的殘余應(yīng)力
簡(jiǎn)介
如果材料有粘性和彈性行為則被看做是粘彈性材料，彈性行為通常與率無(wú)關(guān)，代表了在載荷下的回復(fù)變形，而粘性行為通常與率相關(guān)，代表了材料內(nèi)部的耗散機(jī)制。
一大堆材料（如高分子聚合物、玻璃態(tài)材料、土壤、生物組織和紡織品）展示出粘性行為，粘彈性材料在高溫時(shí)展示出粘流體行為，在低溫時(shí)展示出固體行為。
對(duì)于大多數(shù)粘彈性材料，溫度改變對(duì)材料性質(zhì)的影響與在時(shí)間維度改變的影響相類(lèi)似。這樣的材料在熱流變學(xué)上被認(rèn)為很簡(jiǎn)單，一個(gè)叫移位函數(shù)（shift function）的一般材料性質(zhì)能夠?qū)⒈緲?gòu)關(guān)系用一個(gè)參考溫度和變換時(shí)間簡(jiǎn)化，shift function能夠減小確定材料參數(shù)所需要的實(shí)驗(yàn)量。
下列移位函數(shù)能夠代表簡(jiǎn)單熱流變學(xué)材料：
1. Williams-Landel-Ferry(WLF)——適合很多高聚物
2. Tool-Narayanaswamy(TN)——適合玻璃態(tài)材料
3. 具有假想溫度的TN——適合粘彈性材料的熔化和凝固過(guò)程，如玻璃和硬高聚物
移位函數(shù)能夠再現(xiàn)粘彈性材料的大部分性能，對(duì)于特定的要求，可以使用用戶自定義移位函數(shù)。
假想溫度是當(dāng)前玻璃的微觀組織處于不平衡態(tài)的溫度。
展開(kāi) 不同方式獲得的瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量存在一定的差距，有條件的情況下對(duì)實(shí)際使用材料進(jìn)行測(cè)試可以提高道路設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量。
2.2 動(dòng)態(tài)模量影響因素研究
瀝青混合料作為典型的粘彈性材料，當(dāng)受到不同溫度和頻率的影響時(shí)，瀝青混合料在會(huì)呈現(xiàn)出不同的力學(xué)性質(zhì)。或者呈現(xiàn)彈性性質(zhì)，或者呈現(xiàn)粘塑性性質(zhì)，而正常情況下瀝青混合料會(huì)同時(shí)呈現(xiàn)上述兩種性質(zhì)即粘彈性性質(zhì)。而若研究瀝青混合料的粘彈性性質(zhì)，材料的蠕變和應(yīng)力松弛現(xiàn)象就需要被我們研究。在保證其它條件不變的情況下，由瀝青混合料的蠕變?cè)囼?yàn)我們可以發(fā)現(xiàn)粘彈性材料的變形會(huì)受到時(shí)間和應(yīng)力的影響。當(dāng)施加的作用力很小時(shí)，直至小于彈性極限或屈服極限的時(shí)候，一部分變形在應(yīng)力作用后瞬時(shí)產(chǎn)生，并在應(yīng)力撤除之后瞬時(shí)消失，我們稱這種變形為彈性變形，在這一范圍內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系為直線關(guān)系。而另一部分變形受應(yīng)力作用時(shí)間的影響，隨著時(shí)間的增加緩慢變大，變形在應(yīng)力撤銷(xiāo)后會(huì)隨著時(shí)間增加而緩慢消失，我們稱這部分變形稱為粘彈性變形。但是當(dāng)瀝青混合料受力較大時(shí)（高于彈性極限和屈服點(diǎn)），因其有很短的受力作用時(shí)間，材料會(huì)呈現(xiàn)彈性或者兼有一部分粘彈性的性質(zhì)。而在很長(zhǎng)的時(shí)間時(shí)，材料的變形除了有瞬時(shí)彈性變形和粘彈性變形之外，還會(huì)有粘塑性變形。部分變形不會(huì)在應(yīng)力撤除之后恢復(fù)，我們稱之為塑性變形。而瀝青混合料應(yīng)力一應(yīng)變狀態(tài)下的應(yīng)力松弛特性的了解有助于我們了解瀝青混合料的工作狀況。應(yīng)力松弛的定義是可變形的物體在恒定應(yīng)變下條件時(shí)，此物體的應(yīng)力隨時(shí)間下降的過(guò)程。荷載作用時(shí)間與應(yīng)力松弛時(shí)間的比值可以決定瀝青混合料是彈性還是粘塑性，若荷載作用時(shí)間遠(yuǎn)大于應(yīng)力松弛時(shí)間，混合料表現(xiàn)為粘塑性。若荷載作用時(shí)間遠(yuǎn)小于應(yīng)力松弛時(shí)間，混合料則表現(xiàn)為彈性。而當(dāng)荷載作用時(shí)間等于應(yīng)力松弛時(shí)間，就會(huì)表現(xiàn)為粘彈性。
瀝青混合料呈現(xiàn)出粘彈性的溫度范圍是比較寬泛的。而動(dòng)態(tài)模量與蠕變?nèi)崃亢退沙谀Ａ靠梢悦枋龌旌狭?em>粘彈性性質(zhì)。
展開(kāi) abaqus中粘彈性材料的定義與使用.pdf
粘彈性（viscoelasticity）材料模型是一種率相關(guān)的材料本構(gòu)模型，所謂率相關(guān)，指的是其材料性質(zhì)與真實(shí)時(shí)間相關(guān)，即在不同的加載速度下，材料性質(zhì)有所不同。與之相反的是率無(wú)關(guān)模型?，F(xiàn)實(shí)世界中許多材料，如瀝青，聚合物，混凝土徐變，金屬在受高溫均表現(xiàn)出率相關(guān)的性質(zhì)。與率相關(guān)相反的是率無(wú)關(guān)本構(gòu)，其指的是材料性質(zhì)與真實(shí)加載時(shí)間無(wú)關(guān)，常見(jiàn)的金屬經(jīng)典塑性，就屬于率無(wú)關(guān)本構(gòu)。力學(xué)上通常用不同的“簡(jiǎn)化單元”如彈簧單元（用于描述彈性），阻尼單元（用于描述粘性）和摩擦單元（用于描述塑性）結(jié)合起來(lái)描述這些率相關(guān)或者率無(wú)關(guān)的材料本構(gòu)模型。
例如，彈簧單元和摩擦單元結(jié)合可以用于描述率無(wú)關(guān)塑性，彈簧單元和阻尼單元結(jié)合可以用于描述粘彈性，彈簧單元+阻尼單元+摩擦單元可以用于描述粘塑性（率相關(guān)塑性）。
對(duì)于彈簧單元，有以下關(guān)系：
這就是常見(jiàn)的胡克定律；
對(duì)于阻尼單元，有以下關(guān)系：
對(duì)于粘彈性材料，最簡(jiǎn)單的兩種模型如下：
其中，
Kelvin-Voigt
模型通過(guò)一個(gè)阻尼單元和一個(gè)彈簧單元并聯(lián)組成，
Maxwell
模型通過(guò)一個(gè)一個(gè)彈簧單元和一個(gè)阻尼單元串聯(lián)形成。這兩種模型，在受力時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的現(xiàn)象，下面從基本原理出發(fā)，闡述其具體力學(xué)現(xiàn)象。
（1）對(duì)于Kelvin-Voigt模型，有以下關(guān)系：
上式推導(dǎo)了Kelvin-Voigt模型應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系。由該關(guān)系可知，當(dāng)
不變時(shí)，應(yīng)變
從0逐漸趨向于
，具體圖像如下：
這種應(yīng)力不變但是應(yīng)變逐漸增大的現(xiàn)象，我們稱之為
蠕變
。
展開(kāi) 
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粘彈性材料的最新內(nèi)容
粘彈性力學(xué)（楊挺青）.pdf
通過(guò)對(duì)比有無(wú)粘彈性材料的兩種仿真工況，突出了粘彈性材料在阻尼減振中的作用。通過(guò)選擇合適的材料參數(shù)，粘彈性阻尼器能夠在高頻載荷范圍內(nèi)有效抑制變形幅值。
目標(biāo)：
1、理解諧響應(yīng)分析的工作流程
2、熟悉在 Ansys Mechanical 中通過(guò)命令片段定義粘彈性材料模型
步驟：
1、打開(kāi) Ansys Workbench，創(chuàng)建一個(gè) “諧響應(yīng)” 分析項(xiàng)目。
您可能缺了這份粘彈性數(shù)據(jù)1個(gè)月前
它會(huì)隨著加載頻率、應(yīng)變幅度、溫度和時(shí)間而發(fā)生顯著變化——這種依賴時(shí)間與溫度的特性，被稱為粘彈性。準(zhǔn)確表征材料的粘彈性，是預(yù)測(cè)產(chǎn)品動(dòng)態(tài)性能、粘滯生熱行為與長(zhǎng)期可靠性的核心前提。
我們的橡膠粘彈性本構(gòu)測(cè)試服務(wù)，旨在通過(guò)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)測(cè)試，全面揭示材料在時(shí)域載荷與頻域載荷下的響應(yīng)規(guī)律，為您建立高保真度的粘-超彈耦合本構(gòu)模型，實(shí)現(xiàn)從靜態(tài)密封到動(dòng)態(tài)耐久的全場(chǎng)景精確仿真。
在橡膠產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與仿真中，仿真結(jié)果的可靠性，首先取決于輸入的材料模型是否準(zhǔn)確。一個(gè)僅基于單軸拉伸數(shù)據(jù)構(gòu)建的模型，可能?chē)?yán)重偏離材料在多軸真實(shí)受力下的行為，導(dǎo)致剛度、壽命等性能預(yù)測(cè)錯(cuò)誤或設(shè)計(jì)過(guò)度保守。
我們提供的系統(tǒng)化測(cè)試服務(wù)，旨在通過(guò)一系列標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，完整刻畫(huà)橡膠材料在各種變形模式下的力學(xué)響應(yīng)，為您構(gòu)建高保真度的仿真模型提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
全面的超彈本構(gòu)關(guān)系
針對(duì)傳統(tǒng)商業(yè)有限元在處理變剛度復(fù)合材料（VSCL）與變厚度幾何時(shí)存在的網(wǎng)格畸變、計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)、非線性極易發(fā)散等痛點(diǎn)，本人開(kāi)發(fā)了一套基于 MATLAB 的高階半解析氣動(dòng)彈性求解器。
本求解器直接基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方程進(jìn)行離散，可實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料板殼/懸臂翼面的極速參數(shù)掃描與深區(qū)非線性分岔追蹤。現(xiàn)分享部分計(jì)算結(jié)果，并承接相關(guān)復(fù)雜工況的定制計(jì)算與數(shù)據(jù)圖表輸出。
一、 核心理論框架
結(jié)構(gòu)本構(gòu)
Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析6個(gè)月前
11月11日，Ansys官方『Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析』研討會(huì)為您展開(kāi)介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，還將簡(jiǎn)要介紹Ansys最新收購(gòu)的聚合物材料建模工具PolymerFEM，感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時(shí)間：11月11日（星期二），16：00-17：00
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)主要介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，聚焦于超彈性本構(gòu)的選取
校準(zhǔn)超彈性材料6個(gè)月前
超彈性是聚合物和生物材料的一種特征性材料行為，例如橡膠、靜脈和腦組織。一個(gè)共同特征是超彈性材料通常會(huì)發(fā)生較大的變形。它需要特殊的材料模型和材料性質(zhì)校準(zhǔn)，以考慮超彈性行為。
在本案例中，超彈性通過(guò)Mooney-Rivlin材料模型進(jìn)行建模。提供多組實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)用于材料性質(zhì)校準(zhǔn)。按照說(shuō)明文件復(fù)現(xiàn)校準(zhǔn)過(guò)程。之后，對(duì)樣品進(jìn)行拉伸和扭轉(zhuǎn)模擬，獲得力矩與旋轉(zhuǎn)曲線。把結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，看看是否匹配
引言：超彈性材料是軟體機(jī)器人實(shí)現(xiàn) “大變形、高回復(fù)、低剛度” 核心性能的關(guān)鍵載體，其力學(xué)行為需通過(guò)精準(zhǔn)的本構(gòu)模型描述。在 Abaqus 仿真環(huán)境中，針對(duì)軟體機(jī)器人的超彈性材料本構(gòu)，主要存在兩種主流賦予方式：一是直接調(diào)用內(nèi)置的Mooney-Rivlin 應(yīng)變勢(shì)能模型，適用于常規(guī)彈性體（如硅橡膠）的快速仿真；二是通過(guò)UHYPER.for 用戶子程序自定義應(yīng)變勢(shì)能，適配新型超彈性材料（如梯度彈性體、仿生彈性體
旋轉(zhuǎn)流變儀（通常采用平行板或錐板夾具）可在很寬的頻率（剪切速率）范圍內(nèi)施加振蕩剪切，精確測(cè)量材料的復(fù)數(shù)粘度、儲(chǔ)能模量（G'） 和損耗模量（G''），從而深入表征材料的粘彈性。毛細(xì)管流變儀則更接近于模擬擠出或注塑過(guò)程中的剪切流動(dòng)，能夠在高剪切速率（可達(dá)10? s?1）下測(cè)量材料的剪切粘度及其對(duì)剪切速率和溫度的依賴性，并提供剪切稀化指數(shù)（n）等關(guān)鍵參數(shù)。
旋轉(zhuǎn)流變儀（通常采用平行板或錐板夾具）可在很寬的頻率（剪切速率）范圍內(nèi)施加振蕩剪切，精確測(cè)量材料的復(fù)數(shù)粘度、儲(chǔ)能模量（G'） 和損耗模量（G''），從而深入表征材料的粘彈性。毛細(xì)管流變儀則更接近于模擬擠出或注塑過(guò)程中的剪切流動(dòng)，能夠在高剪切速率（可達(dá)10? s?1）下測(cè)量材料的剪切粘度及其對(duì)剪切速率和溫度的依賴性，并提供剪切稀化指數(shù)（n）等關(guān)鍵參數(shù)。
