abaqus沖擊橡膠的案例
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(yīng)用于各個工程領(lǐng)域的減振制品中。對于一些結(jié)構(gòu)簡單的橡膠制品，我們可以基于一些理論推導或工程經(jīng)驗算法在設(shè)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(jié)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(yè)應(yīng)用價值。
為減小誤差或?qū)崿F(xiàn)零誤差的前期預(yù)測，我們引入了有限元仿真分析技術(shù)，其可以通過控制模型參數(shù)與網(wǎng)格質(zhì)量實現(xiàn)較小誤差的預(yù)測計算。其價值也在各個行業(yè)實際的生產(chǎn)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(shè)定的分析步驟，不再重點區(qū)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(shè)置、相互作用、網(wǎng)格、加載、作業(yè)提交與監(jiān)管以及計算結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)圖
二、屬性
為了使仿真結(jié)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(zhì)量的網(wǎng)格文件，更需要選擇一個合適的橡膠本構(gòu)模型，在ABAQUS軟件中內(nèi)置了許多相對成熟的橡膠本構(gòu)模型（如圖2所示），我們可以通過指定相關(guān)的系數(shù)來實現(xiàn)本構(gòu)模型的定義,當然我們還可以直接提交我們的試驗數(shù)據(jù)，交由ABAQUS軟件進行擬合，得出相對精準的參數(shù)。
展開 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(gòu)關(guān)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(shè)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(yīng)。與材料的剪切柔度相比，對于大多數(shù)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(yīng)力問題、殼、薄膜、梁、桁架、或者鋼筋等，這個問題不值得關(guān)注。但是對于固體、平面應(yīng)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(xù)介質(zhì)的現(xiàn)象學描述；另一類是基于熱力學統(tǒng)計的方法。基于連續(xù)介質(zhì)力學的本構(gòu)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。基于熱力學統(tǒng)計主要有Arruda-Boyce和Van der Waals等本構(gòu)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(shù)如圖2所示，然后賦給Rubber部件。
圖2 橡膠參數(shù)設(shè)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(shè)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(huán)，加固環(huán)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(yīng)力和變形情況。
（2）
Step By Step 建模操作圖文演示
1.
創(chuàng)建幾何模型
2.
創(chuàng)建三種材料屬性和截面屬性
3.
裝配
4.
設(shè)置兩個靜態(tài)分析步
5.
定義接觸屬性、兩個接觸對和兩個約束
6.
設(shè)置pressure類型的載荷
固定一端給另外一端施加位移
7.
劃分網(wǎng)格
8.
提交計算查看結(jié)果
整體變形云圖
加固環(huán)應(yīng)力云圖
橡膠應(yīng)力云圖
整體應(yīng)力剖面圖
文章來源：FILWTBY
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
導讀：橡膠材料由于其獨特的物理和化學的特性（如超彈性，粘彈性且柔軟性、耐磨性、絕緣性和阻隔性等），使得其在工程上得到了非常廣泛應(yīng)用，這一點在汽車行業(yè)尤為明顯。縱觀過去近200年的歷史，硫化橡膠的誕生直接推動了汽車革命。如今在我們的汽車中，橡膠制品早已是“汽車的半條命”。就拿我們常見的桑塔納轎車來說，其就擁有270多個橡膠密封制品，而這些橡膠組件的性能直接決定了汽車的性能和安全。
橡膠材料是一種典型的超彈材料，其在受力過程中可以看作只有形狀改變而其體積幾乎無變化的不可壓縮性物體，同時還伴隨著幾何非線性和物理非線性。因此，對橡膠材料的相關(guān)仿真計算的難度相對較大一些。
首先簡單回顧一下有限元仿真分析中的非線性問題類型：
①邊界條件的非線性：即邊界條件在分析過程中發(fā)生變化。接觸問題就是一種典型的邊界條件非線性問題。它的特點是邊界條件不能在計算的開始就可以全部給出，而是在計算過程中確定的，接觸物體之間的接觸面積和壓力分布隨外載荷變化。
②材料的非線性：即材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為非線性。
③幾何的非線性：即位移的大小對結(jié)構(gòu)的響應(yīng)發(fā)生影響，包括大轉(zhuǎn)動、大位移、幾何剛性化等問題．
在橡膠制品的仿真分析過程中，以上三種非線性類型均有涉及，如果分析設(shè)置不當，極其容易導致求解困難，特別是對變形復(fù)雜（比如和多個不規(guī)則邊界接觸、變形很大等）情況。這樣一來，如何實現(xiàn)橡膠制品大變形的仿真便成我們較為關(guān)心的問題。
下面以對橡膠柱的壓縮試驗的仿真分析為例，簡述一下針對橡膠大變形仿真過程中需要注意的幾點：
圖1、理想與現(xiàn)實的差距
(一)模型的簡化
對于一個工業(yè)數(shù)模，常常需要進行一些合理的模型簡化，但不可過度簡化。
展開 
ABAQUS橡膠支座：考慮橡膠支座可變摩擦力的大跨度連續(xù)梁橋增量動力分析
Incremental dynamic analysis of the long-span continuous beam bridge considering the fluctuating frictional force of rubber bearing
考慮橡膠支座可變摩擦力的大跨度連續(xù)梁橋增量動力分析
Man Liao (廖曼), Bin Wu (吳斌), Xianzhi Zeng (曾顯志) , Kailai Deng* (鄧開來)
一
研究意義
在大跨度橋梁抗震設(shè)計中，通常采用經(jīng)典的雙線性支座模型來模擬橡膠支座的力學行為。當豎向地震動較小時，采用拉壓等強的垂直線性彈簧模擬支座，假定支座的屈服力為接觸界面處的重力載荷與摩擦系數(shù)的乘積。但是，當?shù)孛孢\動具有較強的豎向分量時，支座的豎向軸力變化顯著。嚴重時甚至會出現(xiàn)支座與主梁分離，橡膠支座和混凝土墊層在巨大的沖擊作用下完全損壞。在這種情況下，簡化的雙線性模型不能真實再現(xiàn)橡膠支座的受力行為。
鑒于此，本文建立了一個非線性可變摩擦支座模型，該力學模型能夠考慮支座軸力的波動性，實現(xiàn)可變摩擦力的模擬。并在ABAQUS中建立了一座典型的大跨度連續(xù)梁橋有限元模型，利用增量動力分析方法，定量比較了兩種支座模型的地震響應(yīng)結(jié)果。
展開 ABAQUS橡膠支座仿真：有初始轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)中，其支座的上下表面常常存在相對轉(zhuǎn)角，針對這一問題，從兩個方向?qū)ι舷卤砻嬗邢鄬D(zhuǎn)角的橡膠隔震支座的水平力學性能進行了研究。在轉(zhuǎn)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(jié)果表明，支座水平剛度會隨轉(zhuǎn)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(jié)果和有限元結(jié)果進行對比驗證。最后，通過ABAQUS軟件對有初始轉(zhuǎn)角的橡膠隔震支座進行了參數(shù)分析。結(jié)果表明：有限元分析得到的水平剛度與試驗結(jié)果吻合較好，為參數(shù)分析提供了依據(jù)；有初始轉(zhuǎn)角的隔震支座的水平剛度與加載方向有關(guān)；初始轉(zhuǎn)角對疊層橡膠支座水平剛度的影響會隨著初始轉(zhuǎn)角、支座第一形狀系數(shù)和支座第二形狀系數(shù)的增大而增大；根據(jù)有限元結(jié)果給出了有初始轉(zhuǎn)角的橡膠隔震支座的水平剛度計算公式，可供設(shè)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(fù)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(yīng)荷載作用下支座內(nèi)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(gòu)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(gòu)選取示意圖。
（3）分析步設(shè)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(jié)、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(nèi)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(gòu)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(yīng)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(jié)構(gòu)安全顧問
展開 怎樣在Abaqus中定義橡膠等超彈性材料？橡膠產(chǎn)品仿真分析怎么做？
超彈性材料如橡膠等在工業(yè)、建筑和國防中隔震、絕緣等方面具有廣泛應(yīng)用，如汽車懸置、艦船、航天器隔振器等。
橡膠材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為是彈性的，它們能承受100%的大變形而不產(chǎn)生塑性變形和斷裂，但是具有高度的非線性，在大變形時應(yīng)力陡然上升。這種材料行為稱為超彈性（hyperelasticity）。
橡膠本構(gòu)關(guān)系非常復(fù)雜。在大量的實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)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(yōu)勢，為用戶提供了多種橡膠材料的本構(gòu)模型，用戶可以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和材料的力學行為特征做出選擇。通過擬合實驗數(shù)據(jù)，確定所選本構(gòu)方程中的系數(shù)，這些過程在程序中可自動完成。
由于超彈性體的特殊性質(zhì)，基于楊氏模量和泊松比所建立的本構(gòu)模型不再滿足對大變形行為的描述，我們用應(yīng)變勢能（strain energy/potential）來表達超彈性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
展開 abaqus橡膠熱仿真：減振橡膠疲勞黏滯生熱的仿真分析-源文件與子程序詳解
采用一種修正的Kraus模型定量描述了橡膠材料動態(tài)損耗模量隨溫度、載荷頻率和應(yīng)變幅值的變化規(guī)律。得到了生熱率與溫度、載荷頻率和應(yīng)變幅值的函數(shù)關(guān)系式。
利用依黏彈性理論得出的黏滯生熱率與溫度、載荷頻率和應(yīng)變幅值的函數(shù)關(guān)系式，編制了相應(yīng)的計算程序。建立了減振橡膠疲勞黏滯生熱的有限元分析方法。
通過將經(jīng)典疲勞模型中用作疲勞壽命預(yù)測指標的最大主應(yīng)變替換為穩(wěn)態(tài)溫升，在冪律模型的基礎(chǔ)上開發(fā)了一種方法來快速評估橡膠結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。
08
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源文件與操作步驟（沙漏試樣為例）
8.1分析流程
仿真分析主要包括三個環(huán)節(jié)：變形分析、熱源計算與熱分析。（1）在變形分析環(huán)節(jié)，對材料和減振元件施加設(shè)定的載荷歷史，采用超彈性本構(gòu)描述橡膠材料的力學行為，求解每個加載時刻有限元模型中各積分點的應(yīng)變狀態(tài)；（2）在熱源計算環(huán)節(jié)，對應(yīng)每一加載時刻，將變形分析中對應(yīng)的載荷頻率、應(yīng)變狀態(tài)（動態(tài)應(yīng)變幅值）以及熱分析中得到的溫度作為輸入變量，通過自編的Fortran語言子程序，計算得到各積分點的黏滯生熱率；（3）依已知的材料參數(shù)和問題的熱邊界條件進行Abaqus熱分析，得出溫度分布后再將溫度場數(shù)據(jù)返回到自編子程序，對黏滯生熱強度和溫度場進行迭代計算，從而得出橡膠材料和減振元件各位置的溫升歷程。
展開 Abaqus-橡膠材料的Mullins效應(yīng)
文章來源ABAQUS仿真世界
ABAQUS導入初始場變量（預(yù)定義場）多次低速沖擊以及沖擊后壓縮 ￥38
ABAQUS導入初始場變量（預(yù)定義場）
通常利用ABAQUS計算時，需要多步驟分析，例如計算多次低速沖擊以及沖擊后壓縮等，下面詳細描述利用數(shù)據(jù)傳遞方法進行多步驟分析。（建議購買視頻，視頻內(nèi)包含此帖子）
導入效果圖如下：
導入的損傷云圖
導入的應(yīng)力場
導入的位移場
分層損傷的導入
1. 計算完成后，新建一個ABAQUS 窗口，切記與上一步計算的ODB文件在同一個文件夾下，導入Part部件
ABAQUS---固體橡膠模型
一、固體橡膠模型
? Abaqus 中包含許多固體橡膠模型，每個模型都使用不同的方法來定義應(yīng)變能
函數(shù)。
? 基于自然規(guī)律（Physically-motivated ）模型：
? 基于自然規(guī)律模型從微觀結(jié)構(gòu)來考慮材料的響應(yīng)。
? 將橡膠理想化為由交叉結(jié)合的聚合體分子連接而成的長鏈。
? 基于唯象理論（phenomenological theory）的模型：
? 唯象理論則從連續(xù)介質(zhì)力學的角度看待此問題。
? 在不考慮微觀結(jié)構(gòu)的影響時，通過創(chuàng)建數(shù)學框架來表征所得到的應(yīng)力–應(yīng)變關(guān)系。
? 為何有這么多模型？
? 歷史原因
? 最古老的模型（多項式模型和 Ogden模型）基于連續(xù)介質(zhì)力學理論
? 擬合數(shù)據(jù)困難
? 基于自然規(guī)律的模型是最近發(fā)展起來的
? 對于有限的試驗數(shù)據(jù)能夠較容易的校準
? 參考文獻
? 可以在文獻中查找到這些模型的數(shù)據(jù)（例如，已經(jīng)被校準過的數(shù)據(jù)）
固體橡膠模型的比較
? 純膠膠料單軸拉伸試驗數(shù)據(jù)（Gerke）：
? 雖然數(shù)據(jù)較少，但是能夠捕捉關(guān)鍵的特征
? 在 Abaqus 中對單個單元軸向拉伸試驗做了測試
? 所有的材料參數(shù)均由 Abaqus 自動評估得到。
? 可以得到一些有用結(jié)論
? Neo-Hookean 模型
? 20世紀30年代（1930）開始最早的橡膠
材料模型。
? 不能捕獲應(yīng)力–應(yīng)變關(guān)系曲線中的“翻
轉(zhuǎn)點（upturn）”
? 應(yīng)變較小時近似程度較好。
展開 聊聊Abaqus中的固體橡膠模型
文章來源：力學與ABAQUS仿真
Abaqus橡膠本構(gòu)模型選擇
橡膠這種超彈性材料在醫(yī)療器材、工業(yè)、建筑和國防中等都具有廣泛的應(yīng)用。但橡膠的本構(gòu)關(guān)系非常復(fù)雜，在大量試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，人們建立了很多理論模型來描述其力學特征。本文主要對Abaqus中橡膠本構(gòu)模型的選擇進行簡單介紹。
一、概述
與金屬材料不同，橡膠在受力以后的變形非常復(fù)雜，并伴隨著大位移和大應(yīng)變。橡膠材料本身又是非線性材料，本構(gòu)關(guān)系復(fù)雜，無法像金屬材料那樣僅需幾個系數(shù)便可描述材料特性。
此外，橡膠在變形過程中的體積幾乎不變，同時其力學行為對溫度、環(huán)境、應(yīng)變歷史、加載速率等十分敏感，這樣就使得描述橡膠的行為更加復(fù)雜。
隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可借助計算機使用有限元方法來分析工業(yè)中橡膠元件的力學性能，包括選取橡膠的本構(gòu)模型、擬合本構(gòu)模型等。
二、Abaqus中本構(gòu)模型的選擇
在Abaqus中進行橡膠材料的本構(gòu)模型選擇、主要包括以下幾個步驟：
1、在Module中下拉選擇property，并依次創(chuàng)建密度、延展性和超彈性項，如圖1~圖3所示。
圖
1
新建密度
圖
2
新建延展性
圖
3
新建超彈性項
2、接下來需要定義橡膠超彈性的參數(shù)，包括試驗應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)的導入、本構(gòu)模型的識別和擬合選擇等。這里的數(shù)據(jù)導入以單軸試驗數(shù)據(jù)為例，各步操作如圖4~圖5所示。
圖
4
試驗數(shù)據(jù)導入準備
圖
5
數(shù)據(jù)導入（復(fù)制粘貼即可）
3、數(shù)據(jù)導入完成之后，就根據(jù)數(shù)據(jù)進行本構(gòu)模型的識別。如圖6~圖7所示。
展開 Abaqus-橡膠材料的Mullins效應(yīng)
文章來源：ABAQUS仿真世界
