abaqus橡膠三維仿真的案例
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
6.2基于自熱溫升的橡膠疲勞壽命仿真流程
07
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總結(jié)
采用單軸拉伸(ST)、平面拉伸(PT)和等雙軸拉伸(ET)三種橡膠測試試驗(yàn)，擬合相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)，得到了橡膠材料的Ogden本構(gòu)模型及相關(guān)參數(shù)。
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(shí)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(shí)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(gè)靜態(tài)分析步
5.
定義接觸屬性、兩個(gè)接觸對和兩個(gè)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(jì)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 ABAQUS橡膠支座仿真：有初始轉(zhuǎn)角的橡膠隔震支座水平力學(xué)性能研究
圖4 水平等效剛度-初始轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線
Fig.4 Relationship curves between horizontal equivalent stiffness-initial rotation angle
2 ABAQUS有限元模型
運(yùn)用大型有限元分析軟件ABAQUS對試件進(jìn)行建模分析。
2.1 有限元模型的建立
薄鋼板采用Q235鋼，并考慮其實(shí)際工作情況，將其視為線彈性，鋼板彈性模量E取2.06×105MPa，泊松比ν取0.3；橡膠本構(gòu)關(guān)系采用Neo-Hookean模型，橡膠剪切模量取0.55MPa，橡膠材料參數(shù)C10和D1分別取0.275MPa和0.001MPa；采用六面體單元?jiǎng)澐郑′摪宀捎?em>三維8結(jié)點(diǎn)線性六面體非協(xié)調(diào)單元C3D8I，橡膠材料采用三維8結(jié)點(diǎn)線性六面體雜交單元C3D8H[12]，每層橡膠劃分3層單元。支座模型及網(wǎng)格劃分如圖5所示。利用ABAQUS軟件中的解析場功能，通過位移控制來使支座的上表面產(chǎn)生轉(zhuǎn)角。
圖5 支座模型及網(wǎng)格劃分
Fig.5 Bearing model and mesh generation
2.2 有限元結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對比驗(yàn)證
利用上述建立的ABAQUS有限元模型，對試件進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對比如表2所示，表中試驗(yàn)值為10MPa豎向壓力下各試件的水平剛度平均值，模擬值為10MPa豎向壓力下ABAQUS有限元模型的水平剛度模擬值。表2中在轉(zhuǎn)角為0.005rad、加載方向與轉(zhuǎn)角垂直時(shí)，模擬值與試驗(yàn)值誤差較大，推測是由試驗(yàn)誤差造成的。
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(shí)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(shí)驗(yàn)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(xué)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和材料的力學(xué)行為特征做出選擇。通過擬合實(shí)驗(yàn)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(dá)超彈性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
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(xiàng)
導(dǎo)讀：橡膠材料由于其獨(dú)特的物理和化學(xué)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(diǎn)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(gè)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(shí)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(jì)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(diǎn)是邊界條件不能在計(jì)算的開始就可以全部給出，而是在計(jì)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(dāng)，極其容易導(dǎo)致求解困難，特別是對變形復(fù)雜（比如和多個(gè)不規(guī)則邊界接觸、變形很大等）情況。這樣一來，如何實(shí)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(yàn)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(diǎn)：
圖1、理想與現(xiàn)實(shí)的差距
(一)模型的簡化
對于一個(gè)工業(yè)數(shù)模，常常需要進(jìn)行一些合理的模型簡化，但不可過度簡化。
展開 Abaqus 三維鉆孔仿真案例教學(xué) ￥29.99
<h2>1、 引言</h2><p>本教學(xué)圍繞機(jī)械加工中的鉆孔工藝，借助 Abaqus 有限元分析軟件開展三維鉆孔過程仿真建模實(shí)踐教學(xué)。課程以常見鉆孔工況為研究對象，系統(tǒng)講解從幾何建模、材料定義、網(wǎng)格劃分到載荷施加及結(jié)果分析的全流程操作，旨在讓學(xué)員掌握：</p><p>? 三維鉆孔模型的合理簡化與參數(shù)化建模技巧</p><p>? 鉆孔過程中材料本構(gòu)關(guān)系與斷裂準(zhǔn)則的實(shí)際應(yīng)用方式</p><p>? 網(wǎng)格劃分在鉆孔仿真大變形場景中的優(yōu)化手段</p><p>? 鉆孔力、溫度場及孔壁質(zhì)量等關(guān)鍵物理量的提取與分析技巧</p><h2>2、 幾何模型與材料參數(shù)</h2><h3>（1） 模型構(gòu)建：</h3><p>本教學(xué)涉及的部件模型均通過 SolidWorks 軟件完成建模并導(dǎo)入分析環(huán)境。由于課程重點(diǎn)在于方法傳授，因此不詳細(xì)闡述部件建模的具體操作，主要圍繞導(dǎo)入后的仿真分析流程進(jìn)行深入拆解與演示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/854d5227c538aa4ae948a58feff022ae.png"></p><p>圖1鉆頭部件</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/42efbdf7cd12217f384fc2f65c1a2cf7.png"></p><p>圖2 待鉆孔金屬板材</p><h3>（2） 材料屬性：</h3><p>定義鉆頭部件和待鉆孔金屬板材的熱物理參數(shù)（如導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、熱膨脹系數(shù)）與力學(xué)參數(shù)（如彈性模量、泊松比），考慮材料屬性隨溫度的非線性變化。
展開 基于ABAQUS的橡膠懸置膠合件剛度仿真計(jì)算
橡膠懸置膠合件作為發(fā)動機(jī)懸置系統(tǒng)的重要組成部分，其靜態(tài)力學(xué)特性對汽車的操縱穩(wěn)定性起著重要作用，同時(shí)也是進(jìn)行橡膠懸置動態(tài)特性預(yù)測的基礎(chǔ)。然而由于橡膠懸置復(fù)雜多變的結(jié)構(gòu)形狀以及橡膠材料復(fù)雜的非線性特性，目前并沒有理想的模型或解析公式可以準(zhǔn)確地描述其彈性特性與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，因而橡膠懸置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也沒有確定的方法，大多采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)修正的方法。
本文將以一個(gè)懸置膠合件仿真的實(shí)例講解一下如何利用ABAQUS來獲取其三個(gè)方向的靜態(tài)特性。所用膠合件的數(shù)模圖如圖1所示。其設(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)注的三向剛度如表1所示，膠料硬度是邵氏50±5度。
圖1 膠合件結(jié)構(gòu)
表1設(shè)計(jì)要求
1、 網(wǎng)格劃分
采用HYPERMESH對圖一懸置進(jìn)行網(wǎng)格劃分到的有限元模型如圖2所示。
2、材料設(shè)置
把劃分好的網(wǎng)格導(dǎo)入ABAQUS中，設(shè)置其材料參數(shù)，由于不同本構(gòu)模型對橡膠懸置膠合件剛度計(jì)算結(jié)果有一定的影響。結(jié)合何小靜，上官文斌發(fā)表的《橡膠隔振器靜態(tài)力－ 位移關(guān)系計(jì)算方法》一文的研究結(jié)果表明，Mooney-Rivlin 模型的計(jì)算精度最高，其相對誤差均小于10%，所以本文采用M-R模型進(jìn)行計(jì)算。50度膠料的M-R材料常數(shù)C10=0.2969，C01=0.0584。
3、剛度求解
3.1求解X方向剛度
按表 1要求，做如下設(shè)置：在Z方向先預(yù)載8mm，再在X向加載500N。取值0~5.6mm,對X向靜剛度進(jìn)行求解。
展開 Abaqus超彈性硅橡膠壓縮仿真案例講解
Abaqus超彈性硅橡膠壓縮仿真案例講解
基于ABAQUS的橡膠密封圈大變形仿真分析
1背景及意義
橡膠密封圈廣泛應(yīng)用于密封結(jié)構(gòu)中，諸如金屬管道連接處的密封、混凝土框架橫梁之間的潤滑密封等。橡膠圈的材料選取、形狀的設(shè)計(jì)及受力大小對其密封性能有很大的影響，然而在實(shí)際壓縮試驗(yàn)過程中很難觀測到其受力變形的瞬態(tài)大變形行為。通過ABAQUS有限元分析可以得到橡膠圈的受力變形過程，對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及優(yōu)化具有較大的幫助，也有利于縮短研發(fā)周期，降低經(jīng)濟(jì)成本。
2模型建立
模型采用常用的橡膠材料與模具裝配模型，如圖1所示。整個(gè)建模過程與后續(xù)的有限元分析中均采用統(tǒng)一的mm單位制。
圖1 模型基本尺寸
3有限元分析
本案例的有限元分析是在ABAQUS 2017平臺上全程進(jìn)行的。運(yùn)用Standard/Explicit分析模塊，之后進(jìn)入Part模塊創(chuàng)建上述分析模型。建立的有限元模型如圖2所示。模型中主要涉及兩種材料模型，橡膠本構(gòu)已經(jīng)很成熟了，選用超彈性Mooney-Rivlin本構(gòu)，模具使用鋼鐵本構(gòu)，輸入基本的物理參數(shù)即可。橡膠圈及鋼鐵本構(gòu)參數(shù)分別如圖3、4所示。之后定義接觸及邊界條件完成有限元模型的前處理操作。
圖2有限元模型
圖3橡膠圈本構(gòu)參數(shù)
圖4模具本構(gòu)參數(shù)
4結(jié)果與討論
模型的后處理操作是在Abaqus/CAE的Visualization模塊，模型求解完成后對云圖只顯示材料填充區(qū)域云圖，此時(shí)，橡膠材料就從一開始的圓形被壓縮成類似于矩形的形狀，如圖5所示。
圖5應(yīng)力云圖
5結(jié)論
本案例針對橡膠圈進(jìn)行了一個(gè)簡單的大變形分析，從應(yīng)力云圖來看，仿真結(jié)果很好模擬了橡膠圈在壓縮時(shí)候的大變形行為，后續(xù)可以單獨(dú)提取最大變形處的應(yīng)力應(yīng)變曲線等，對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有一定的參考意義。
展開 橡膠減振器設(shè)計(jì)分析與ABAQUS模擬仿真
橡膠減振器設(shè)計(jì)分析與ABAQUS模擬仿真
橡膠分析的難點(diǎn)與挑戰(zhàn)
橡膠元件的典型結(jié)構(gòu)及典型承載
橡膠材料的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與參數(shù)擬合
ABAQUS特有功能在橡膠分析中的應(yīng)用
展望ABAQUS在求解橡膠問題的新的研究方向
橡膠分析與ABAQUS-1.rar
橡膠分析與ABAQUS-2.rar
ABAQUS橡膠墊圈的超彈性及應(yīng)力松弛行為的仿真教程
由于橡膠材料具有超彈性能，當(dāng)受到較大外載時(shí)，表現(xiàn)出高度非線性的特性，往往使得密封圈的精確仿真求解十分困難。
ABAQUS 是一套功能強(qiáng)大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問題。ABAQUS 包括一個(gè)豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料，作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結(jié)構(gòu)（應(yīng)力/位移）問題，還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問題，例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析（流體滲透 / 應(yīng)力耦合分析）及壓電介質(zhì)分析。
橡膠密封墊的密封性常用表面接觸應(yīng)力大小來表示，其力學(xué)行為常用超彈性本構(gòu)模型來描述，同時(shí)橡膠具有黏彈性特性，在長期受壓狀態(tài)下，會出現(xiàn)力學(xué)松弛現(xiàn)象。
本篇文章展示ABAQUS軟件在仿真橡膠墊的超彈性變形行為及應(yīng)力松弛現(xiàn)象的功能，應(yīng)力釋放模型采用應(yīng)力釋放實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，超彈性模型為Mooney-Rivlin超彈性力學(xué)模型：
在軟件進(jìn)行模型裝配，裝配后如圖1所示。先對上模具施加位移，待橡膠密封墊片獲得一定應(yīng)力場后再仿真應(yīng)力釋放過程，分別采用靜力隱身和粘性分析步，然后設(shè)置場變量和歷史變量輸出，分別如圖2和圖3所示。
圖1 模型裝配圖
圖2 變量輸出
圖3 歷史變量輸出
定義上下模具與橡膠密封墊，摩擦系數(shù)為0.16，定義好之后如圖4所示。
展開 
基于ABAQUS二次開發(fā)的橡膠-金屬襯套仿真技術(shù)研究
摘 要：基于ABAQUS-Python提出了一種橡膠-金屬襯套快速仿真技術(shù)。該技術(shù)將典型橡膠-金屬襯套結(jié)構(gòu)參數(shù)化，并通過開發(fā)的獨(dú)立圖形用戶界面和ABAQUS腳本程序，實(shí)現(xiàn)自動前處理、仿真計(jì)算和后處理；讀取仿真結(jié)果文件中力、扭矩、位移和角度值，采用最小二乘法計(jì)算出多向靜剛度值，導(dǎo)出應(yīng)力、應(yīng)變等云圖；對比仿真與實(shí)測結(jié)果，誤差在10%以內(nèi)，滿足工程化應(yīng)用要求。此外，該方法進(jìn)行一次仿真分析約需8～15 min,極大地提高了分析效率。
關(guān)鍵詞：參數(shù)化;橡膠-金屬襯套;仿真技術(shù);
隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，越來越多的人們重視整車舒適性和操穩(wěn)性。作為一種阻尼材料，橡膠具有良好的彈性特性和能量吸收能力，因此被廣泛應(yīng)用于汽車減振領(lǐng)域，如底盤襯套、動力總成懸置和其他橡膠制品等。
底盤襯套類橡膠減振制品由芯軸、外套和橡膠組成，通過橡膠硫化過程，實(shí)現(xiàn)3者連接。常規(guī)橡膠襯套可通過調(diào)節(jié)各組件結(jié)構(gòu)、尺寸和橡膠硬度，實(shí)現(xiàn)在x、y、z軸平移和偏轉(zhuǎn)的性能要求。由于車型和車輛系統(tǒng)各部位的差異很大，對橡膠減振制品的性能要求也不同，因此需根據(jù)不同的性能要求選擇合適的結(jié)構(gòu)、尺寸和橡膠材料，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)橡膠襯套類制品時(shí)，常采用試驗(yàn)法和數(shù)值模擬分析法來確定相關(guān)參數(shù)。數(shù)值模擬分析法因具有直觀、快速、成本低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，但數(shù)值模擬分析法中的建模、前處理和后處理等過程繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，研究參數(shù)化建模、自動前處理和后處理的方法，對橡膠襯套類制品的快速開發(fā)和優(yōu)化有顯著的實(shí)際工程意義。
為了提高橡膠-金屬件數(shù)值模擬分析的效率，劉志國等[1]通過模型重建與專家分析經(jīng)驗(yàn)封裝構(gòu)建軌道車輛金屬橡膠件有限元模型參數(shù)化建模方法，實(shí)現(xiàn)了金屬橡膠件分析模型的參數(shù)化與仿真分析自動化。
展開 ABAQUS參數(shù)化建模仿真并求出三維響應(yīng)曲線的仿真分析
圖6支反力結(jié)果
4.2響應(yīng)曲面函數(shù)
響應(yīng)曲面函數(shù)是三維擬合的一種方法，是為了直觀確定系統(tǒng)的最優(yōu)解。使用scipy中提供的curve_fit進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，參數(shù)化建模見附件。最終結(jié)合的曲面如圖7所示。可以發(fā)現(xiàn)，所有數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合函數(shù)的殘差平方的均值是1.86.具體函數(shù)可以表達(dá)為下式1所示。
圖7響應(yīng)曲面函數(shù)三維圖
z=4.49xy-1.08x+3.35y^3（1）
5結(jié)論
本文案例固然簡單，但實(shí)現(xiàn)了基于ABAQUS與Python的參數(shù)化聯(lián)合建模方法的應(yīng)用，對于一些大型或者微型結(jié)構(gòu)件的前后處理建模及后處理中支反力輸出、最優(yōu)解輸出都有一定的參考意義。
ABAQUS橡膠制品仿真分析怎么做
如圖2所示
圖2、有限元分析模型
ABAQUS軟件仿真過程
●Part模塊
打開ABAQUS軟件，在其Part模塊選擇Create Part，自動進(jìn)入草圖模塊依據(jù)圖3所示尺寸分別創(chuàng)建橡膠、壓頭和密封槽三個(gè)部件。
圖3、模型尺寸示意圖
●Property 模塊
由于兩個(gè)金屬部件被創(chuàng)建為解析剛體，其不用附加屬性。橡膠部分為可變形體，我們賦予它超彈性屬性，具體設(shè)置如圖4所示
圖4、橡膠屬性設(shè)置示意圖
●Assembly模塊：默認(rèn)即可。
●Step模塊
選擇通用分析步，打開幾何大變形開關(guān)（如圖5所示）。
圖5、分析步設(shè)置
●Interaction模塊
接觸類型為通用面接觸，接觸屬性為切向摩擦，摩擦系數(shù)為0.01，具體設(shè)置如圖6所示。
圖6、相互作用屬性設(shè)置示意圖
●Load模塊
密封槽參考點(diǎn)設(shè)置全約束，壓頭參考點(diǎn)僅放開Y向自由度，設(shè)置位移加載3.9mm,其余自由度完全約束。設(shè)置完成后模型如圖7所示
圖7、加載設(shè)置示意圖
●Mesh模塊
此部分僅需要針對橡膠繪制網(wǎng)格，設(shè)置網(wǎng)格尺寸為0.1，網(wǎng)格類型選擇四邊形，繪制網(wǎng)格，網(wǎng)格屬性為CAXRH,具體參數(shù)如圖8所示
圖8、網(wǎng)格相關(guān)參數(shù)設(shè)置示意圖
●Optimization模塊
優(yōu)化模塊，直接跳過
●Job模塊
到這里你就完成了所有的分析計(jì)算的準(zhǔn)備工作，這個(gè)模塊里你需要設(shè)置一個(gè)新的計(jì)算任務(wù)，讓ABAQUS軟件知道你需要它針對你設(shè)置的模型進(jìn)行分析計(jì)算，需要注意的是我們可以根據(jù)自己計(jì)算機(jī)的性能參數(shù)開啟多核心并行計(jì)算或者GPU加速計(jì)算。
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銑削仿真
