abaqus 橡膠參數的案例
ABAQUS學習筆記—橡膠參數設置
因筆者試驗構件中需要用到一些橡膠墊層來緩沖混凝土接觸面的內力，因此近期學習了一下橡膠材料如何在abaqus中進行輸入相應參數。在此非常感謝“兵心依舊”大佬提供的幫助。那么，我們來看看橡膠材料如何在abaqus中進行設置吧！
橡膠是一種變形大的
超彈性材料
，所以我們要使用超彈性材料來進行定義。我們可以使用
mooney-rivlin本構模型
來表示橡膠的變化行為。且由于橡膠變形較大，分析時需要使用
動力顯示求解器
進行計算。
當然了，也可以在靜力同用中進行分析，但只能進行二維平面分析，且單元需要選用CPS4R單元才可計算，否則會報錯。
其相應的參數設置如下圖所示：
（1）密度
（2）超彈性
我們假設一塊400x400的橡膠墊，上下為兩塊鋼板，在受到豎向位移時會是什么變化呢？那么，我們來看一下計算完成的結果吧！
今天就先講這么多吧，希望能夠對大家有所幫助！?。?歡迎關注公眾號“土木愛研小站”并加入學術交流群
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因筆者試驗構件中需要用到一些橡膠墊層來緩沖混凝土接觸面的內力，因此近期學習了一下橡膠材料如何在abaqus中進行輸入相應參數。在此非常感謝“兵心依舊”大佬提供的幫助。那么，我們來看看橡膠材料如何在abaqus中進行設置吧！
橡膠是一種變形大的
超彈性材料
，所以我們要使用超彈性材料來進行定義。我們可以使用
mooney-rivlin本構模型
來表示橡膠的變化行為。且由于橡膠變形較大，分析時需要使用
動力顯示求解器
進行計算。
當然了，也可以在靜力同用中進行分析，但只能進行二維平面分析，且單元需要選用CPS4R單元才可計算，否則會報錯。
其相應的參數設置如下圖所示：
（1）密度
（2）超彈性
我們假設一塊400x400的橡膠墊，上下為兩塊鋼板，在受到豎向位移時會是什么變化呢？那么，我們來看一下計算完成的結果吧！
今天就先講這么多吧，希望能夠對大家有所幫助?。。?文章來源：土木愛研小站
展開 基于經驗公式的不同硬度下橡膠Mooney?Rivlin模型本構參數的確定方法（使用LS-DYNA隱式算法進行準靜態橡膠壓縮數值模擬） ￥12.86
基于經驗公式的不同硬度下橡膠Mooney?Rivlin模型本構參數的確定方法
—使用LS-DYNA隱式算法進行準靜態橡膠壓縮數值模擬
一、引言
橡膠材料的力學特性一般是通過材料力學性能試驗得到應力-應變數據，之后擬合相應的本構模型來得到其材料系數，然而這組系數只能在橡膠相應的實驗應變范圍內使用，一旦超出實驗應變范圍，這組系數就不再可靠。考慮到實驗的成本、實驗條件的多變、橡膠的材料不均勻及仿真研究時的迅速、高效性，本文基于理論分析和實驗經驗結果，結合仿真分析在不需進行試驗的前提下對不同硬度的橡膠Mooney?Rivlin模型本構參數予以確定，所確定的本構參數可滿足大部分仿真工況。
Mooney?Rivlin是一個比較經典的橡膠本構模型，使用它幾乎可以模擬所有橡膠材料的力學行為，其適用于中、小變形，一般可應用于應變約為100%(拉)和30%（壓）的情況。在仿真分析中使用較簡單、應用最廣泛、精度可接受的應變能密度函數首選Mooney?Rivlin模型，其是可表達接近不可壓縮天然橡膠應力應變特性的較合理的橡膠本構模型。
二、理論分析
橡膠的剪切模量和彈性模量主要取決于其邵氏硬度，根據彈性理論：
由式（1）和（2），令彈性模量相等可得：
由于橡膠的容積彈性模數K≈2720N/mm2，剪切模量G≤2.4N/mm2,代入可得其泊松比典型值為0.4996，與0.5十分接近，本構模型參數確定時可將泊松比視為0.5。因此橡膠材料的彈性模量和剪切模量有如下關系：
Mooney?Rivlin模型的表達式為：
該模型可很好的描述變形小于150%的橡膠材料力學性能，完全能夠滿足橡膠實際應用的性能計算。
展開 橡膠材料參數參數設定（轉載）
在別的地方看到有關橡膠材料的參數設定的討論，上傳一下，僅供參考
ABAQUS中橡膠大變形問題的一些解決辦法.doc
[forum.simwe.com]橡膠材料在ABAQUS的材料參數設定.rar
【JY】橡膠支座剛度參數插件分享 ￥8
建議轉持續更新版本：可點擊【JY】橡膠支座計算表格分享
本插件嚴格按照橡膠支座理論計算公式進行編制，詳情可先看以下推文：
【JY】橡膠支座的簡述和其力學性能計算
【JY】橡膠支座精細化模擬與有限元分析注意要點
插件對于橡膠支座理論剛度/阻尼計算較為便捷：
結果驗證如下：
贊助插件后可下載，下載鏈接如下：
基于ABAQUS超彈性材料橡膠襯套的剛度計算 附基于Abaqus的橡膠和粘彈性建模下載
橡膠材料作為一種具有可逆形變的高彈性、高分子聚合物材料，基于其在彈性特性方面所具有的超彈性與粘彈性一直被廣泛應用于各個工程領域的減振制品中。對于一些結構簡單的橡膠制品，我們可以基于一些理論推導或工程經驗算法在設計初期來獲取其靜剛度特性。但由于橡膠具有非線性粘彈性與超彈性，這種理論計算結果往往與試驗存在一定誤差，并且這種誤差在一般情況下是不可以忽略不計的，其具有一定的工業應用價值。
為減小誤差或實現零誤差的前期預測，我們引入了有限元仿真分析技術，其可以通過控制模型參數與網格質量實現較小誤差的預測計算。其價值也在各個行業實際的生產中得到了很好的驗證。本文基于減振襯套簡單講訴一下基于ABAQUS軟件的橡膠制品靜剛度仿真分析過程。
仿真分析過程可分為三個大過程：前處理、求解計算和后處理。本文基于ABAQUS軟件設定的分析步驟，不再重點區分分析的三個過程，將操作過程拆分為：部件、屬性、裝配、分析步與輸出設置、相互作用、網格、加載、作業提交與監管以及計算結果的可視化處理九個模塊，下面講訴橡膠襯套靜剛度仿真分析過程。
一、部件
由于本文主旨是為介紹橡膠剛度仿真的過程，所以選用了結構較為簡單的橡膠襯套為例，直接借助ABAQUS軟件的部件模塊常見如圖1所示的幾何模型。
圖1、幾何模型結構圖
二、屬性
為了使仿真結果更接近與實驗值或真實值，除了需要一個適合的仿真求解器和一個高質量的網格文件，更需要選擇一個合適的橡膠本構模型，在ABAQUS軟件中內置了許多相對成熟的橡膠本構模型（如圖2所示），我們可以通過指定相關的系數來實現本構模型的定義,當然我們還可以直接提交我們的試驗數據，交由ABAQUS軟件進行擬合，得出相對精準的參數。
展開 橡膠的本構模型和參數
請問用abaqus分析橡膠的常用本構模型有哪些？材料參數大概是個什么范圍？
Abaqus模擬橡膠大變形/模擬橡膠彎曲
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?；谶B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?；跓崃W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。
展開 Abaqus橡膠拉伸模擬：仿真橡膠接頭的充氣和拉伸過程
Abaqus仿真橡膠接頭的充氣和拉伸過程
（1）
背景
實物整體圖如下：
剖面圖：
外面是剛性法蘭，主體是橡膠球體，橡膠球體里面有嵌入的簾布層，簾布層里面有加固環，加固環也是嵌入在橡膠球體里。兩端法蘭和橡膠接頭兩端接觸，固定約束，橡膠球體和法蘭的一角在球體變形較大時接觸。分析在加載過程中該模型的應力和變形情況。
（2）
Step By Step 建模操作圖文演示
1.
創建幾何模型
2.
創建三種材料屬性和截面屬性
3.
裝配
4.
設置兩個靜態分析步
5.
定義接觸屬性、兩個接觸對和兩個約束
6.
設置pressure類型的載荷
固定一端給另外一端施加位移
7.
劃分網格
8.
提交計算查看結果
整體變形云圖
加固環應力云圖
橡膠應力云圖
整體應力剖面圖
文章來源：FILWTBY
展開 ABAQUS橡膠支座仿真：有初始轉角的橡膠隔震支座水平力學性能研究
徐忠根，管興坡，張杰，鄧長根，陳榮毅
摘要：在采用橡膠隔震支座的大跨空間結構中，其支座的上下表面常常存在相對轉角，針對這一問題，從兩個方向對上下表面有相對轉角的橡膠隔震支座的水平力學性能進行了研究。在轉角為0.005rad、0.01rad和0.015rad的情況下，對橡膠隔震支座進行了水平力學性能試驗，試驗結果表明，支座水平剛度會隨轉角的增大而減小。然后，運用ABAQUS軟件進行了有限元模擬分析，對試驗結果和有限元結果進行對比驗證。最后，通過ABAQUS軟件對有初始轉角的橡膠隔震支座進行了參數分析。結果表明：有限元分析得到的水平剛度與試驗結果吻合較好，為參數分析提供了依據；有初始轉角的隔震支座的水平剛度與加載方向有關；初始轉角對疊層橡膠支座水平剛度的影響會隨著初始轉角、支座第一形狀系數和支座第二形狀系數的增大而增大；根據有限元結果給出了有初始轉角的橡膠隔震支座的水平剛度計算公式，可供設計人員參考使用。
展開 abaqus模擬橡膠支座：鉛芯橡膠隔震支座精細化模擬分享
橡膠隔震支座具有提供豎向承載能力、彈性復位能力、良好的變形能力等特性進而在隔震建筑中廣泛使用。鉛芯橡膠隔震支座是在天然橡膠隔震支座中心或非中心部增加鉛芯一個或多個制作而成的具有良好耗能能力的隔震支座。剖面圖如圖所示。
為了更真實準確地反應荷載作用下支座內部的壓力分布，本文基于ABAQUS平臺對鉛芯橡膠隔震支座進行精細化分析。
（1）模型幾何信息如下表所示：
（2）材料本構橡膠采用超彈性模(Arruda-Boyce模型)，鋼材采用雙折線線模型，鉛芯采用理想彈塑性模型。封板、鋼板和連接板的彈性模量E=200GPa，泊松比取0.3。鉛芯彈性模量E=18GPa，泊松比取0.42。下圖為橡膠的本構選取示意圖。
（3）分析步設置：均采用靜力通用，其中Step1為面壓荷載，Step2為水平荷載加載。
（4）邊界條件及荷載：
支座下連接板固結、橡膠與鋼板和上下封板均采用Tie連接方式，
上連接板施加支座面壓和位移
。
（5）單元類型
由于橡膠為粘彈性材料，支座內部橡膠與鋼板建議開啟混合變形選項；選擇縮減積分可加快計算速度。
（6）本構正確性驗證：選取支座上表面中心點繪制荷載-位移圖如下圖所示。
如圖所示，滯回曲線呈明顯“旗幟”形。
（7）應力云圖和模擬動畫。
由于作者水平和時間有限，建模分析過程可能存在疏忽或有誤的地方還請批評指正！
文章來源：廣東省院結構安全顧問
展開 
怎樣在Abaqus中定義橡膠等超彈性材料？橡膠產品仿真分析怎么做？
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 ANSYS中橡膠材料的粘彈性本構模型參數問題？
ANSYS中橡膠材料的粘彈性本構模型問題，其實也就是prong級數的問題，如何定義以及擬合橡膠的prong級數參數，有研究的朋友可以Q245958758，一起討論交流。
運用達索系統SIMULIA Isight進行橡膠懸置材料參數反求
1、綜述
對橡膠制品進行準靜態分析需要用到橡膠超彈性本構模型，需要對標準式樣進行單軸拉伸、平面拉伸、雙軸拉伸等試驗，代價較高。根據橡膠懸置的剛度試驗結果，在Isight中集成Abaqus，實現橡膠超彈性本構模型參數優化，從產品剛度試驗反推橡膠材料參數。
2、有限元模型
懸置結構如圖1，金屬內圈耦合到中心點上，用于施加載荷。采用六面體網格劃分，橡膠采用C3D8H、C3D6H單元，金屬采用C3D8I單元。橡膠采用Mooney-Rivilin模型，初始值根據橡膠硬度確定，C10=0.384，C01=0.027。金屬采用彈性材料，彈性模量為205000MPa。摩擦系數為0.3。
圖1 懸置結構
懸置加載過程分為2步。Step1 懸置安裝，外圈沿徑向收縮1.5mm，需要建立圓柱坐標系實現。Step2 懸置加載，給rigid耦合點沿+z方向6.8mm位移，輸出Step2中加載點的力和位移。
加載過程動畫如圖2，加載結束后的Mises應力如圖3(a)，力位移曲線如圖3(b)。在預載的作用下，加載點的初始位置發生了改變，因此在算剛度時應減去初始位移。
展開 橡膠=汽車半條命：淺談ABAQUS橡膠大變形仿真5大注意事項
例如上圖中的橡膠柱壓縮試驗的仿真中，對上下金屬板的采取不同的處理方法，其計算的收斂性有較大的不同
圖2，左側考慮金屬板；右側未考慮金屬板
(二)接觸與約束的設定
通過修改接觸與約束的相關參數可以使分析計算更容易收斂，但是需要注意分析模型與實際試驗的擬合度。例如圖3所示，左邊為考慮硫化工藝，在金屬與橡膠的接觸面上設置為綁定約束，右圖直接設置為接觸摩擦約束，雖然分析更容易收斂，但是其與實際的試驗情況不相吻合，分析誤差較大。
圖3、不同接觸與約束參數對仿真的影響
(三)網格參數的設定
1：網格尺寸的選擇
有限元網格的分布形式也影響橡膠彈性特性預測的精度。較細的網格單元收斂速度緩慢，且容易發生單元體積鎖死，而太粗的網格會影響計算的精度。通常在進行初始網格劃分時．需特別注意大變形區的網格形態，開始盡量采用粗網格劃分。以降低分析的復雜程度。然后根據問題的類型和分析結果進行網格重劃分，盡可能使網格發生大變形后仍具有良好的單元幾何形態。
圖4、不同網格尺寸對大變形仿真的影響（左1mm/中2mm/右3mm）
2：網格階次的選擇
在大變形的仿真計算中，建議優先選用線性單元，一階單元較二階單元能更好地模擬橡膠的扭曲大變形，不易發生單元畸變。
圖5、不同網格屬性對大變形仿真的影響（左：二階單元 /右一階單元）
此外還應設置盡可能小的時間步長，以保證求解結果的精度和可靠性。并對結果作仔細檢查，以確定原始測試數據是否涵蓋了模型的變形模式和最大應變。以上均為常規手段，對于一些較為復雜的模型仍不能做到較好的收斂。那么針對一些復雜模型，就用應用一些非正常手段——網格重繪技術。
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