abaqus 橡膠 阻尼
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-02-27
abaqus 橡膠 阻尼的視頻教程
ABAQUS分析VL型橡膠密封圈和O型橡膠密封圈
利用ABAQUS分別建立O型密封圈和VL組合密封圈有限元分析模型，計算在四種不同壓縮位移下，橡膠的應(yīng)力和接觸壓力的分布，研究兩種密封圈的密封性能。
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懸置橡膠主簧 橡膠襯套剛度分析-abaqus初學(xué)者入門
本課程主要講解發(fā)動機懸置橡膠主簧CAE分析過程 第一章 發(fā)動機懸置橡膠主簧剛度分析總體介紹 第二章 發(fā)動機懸置橡膠主簧3D網(wǎng)格劃分（HYPERMESH） 詳細(xì)介紹2D網(wǎng)格拉伸為3D網(wǎng)格、接口INP文件的生成 第三章 發(fā)動機懸置橡膠主簧主方向剛度分析 詳細(xì)介紹ABAQUS剛度分析、重點講解柱坐標(biāo)系建立、橡膠縮緊過程 第四章 發(fā)動機懸置橡膠主簧側(cè)方向剛度分析 重點介紹軟墊主方向預(yù)載
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abaqus 橡膠 阻尼的實例教程
在 Abaqus/Explicit 分析中，為了避免數(shù)值振蕩，一般都需要定義模型的阻尼，
定義方法主要包括以下幾種：
1）體積粘性（bulk viscosity）
體積粘性用于引入由于體積應(yīng)變引起的阻尼，在研究高速動力分析的高階性能時，體積粘性是尤其必要的。體積粘性只是作為一個數(shù)值效應(yīng)被引入，因此，材料點上的應(yīng)力并不考慮體積粘性壓力的影響。
Abaqus/Explicit 有兩種體積粘性參數(shù)：線性體積粘性和二次體積粘性，可以在 Step 功能模塊中進行設(shè)置（如圖1所示）。
一般情況下，采用 Abaqus 的默認(rèn)設(shè)置即可。
圖1 設(shè)置體積粘性參數(shù)
2）材料阻尼
常用的材料阻尼是瑞利（Rayleigh）阻尼，在Property模塊的Mechanical菜單下定義（如圖2所示），它包含兩個阻尼參數(shù)：
質(zhì)量比例阻尼是關(guān)于質(zhì)量矩陣的比例系數(shù)，主要用于消除低階振蕩；剛度比例阻尼是關(guān)于剛度矩陣的比例系數(shù)，主要用于消除高階振蕩。
圖2 設(shè)置材料阻尼
關(guān)于材料阻尼的詳細(xì)介紹，請參見 Abaqus 幫助文檔《Abaqus Analysis User’s Manual》第20.1.1節(jié)“Material damping”和《Abaqus Keywords User’s Manual》中的關(guān)鍵詞
* DAMPING。
3）阻尼器（dashpot）單元
在 Property 功能模塊和 Interaction 功能模塊的Special菜單中都可以定義阻尼器單元（如圖3所示），其優(yōu)點是可以僅在必要的節(jié)點上定義阻尼，其阻尼力與單元的兩個節(jié)點相對速度成正比。阻尼器單元必須與其他單元（如彈簧單元或桁架單元）同時使用，一般不會引起穩(wěn)定極限值的顯著變化
。
展開 Abaqus有非常豐富的單元庫，其中就有軸對稱單元，比如CAX4（I/R/H/T），當(dāng)一個回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有某種載荷對稱性時，可以用它將三維模型縮減為軸對稱模型來分析，能減少大量的內(nèi)存和分析時間，而同樣的模型規(guī)模，3D實體單元要更耗費計算資源。
那么，回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)受到側(cè)向彎曲或軸向扭轉(zhuǎn)的載荷時，有沒有類似的單元可以用呢？
橡膠阻尼器的內(nèi)摩擦生熱分析-節(jié)點溫度云圖
比如，假設(shè)上圖中的阻尼器不再是長方體，而是回轉(zhuǎn)體，且發(fā)生軸向扭曲變形，那么能不能用軸對稱單元來建模呢？
答案是可以的，在Abaqus的軸對稱單元系里還有一種可考慮Twist的單元，即帶字母G標(biāo)識的那種類型，能夠在分析時充分考慮回轉(zhuǎn)體的整體扭轉(zhuǎn)變形。
首先，我們可以在part模塊使用Axisymmetric建立環(huán)形塊狀阻尼器的回轉(zhuǎn)截面；然后在mesh模塊劃分好四邊形網(wǎng)格；最后，定義單元類型為CGAX4T，即帶扭曲的4節(jié)點軸對稱位移-溫度耦合單元。
這里的橡膠阻尼器材料本構(gòu)采用的是超彈性模型，應(yīng)變能描述形式為Neo Hooke，再結(jié)合時域黏彈性Prony參數(shù)與非彈性變形能耗散比，來計算阻尼器周期性扭轉(zhuǎn)過程中的材料內(nèi)摩擦生熱。
阻尼器上、下兩個端面的節(jié)點分別使用位于回轉(zhuǎn)軸上的兩個參考點來耦合，固定下端面參考點，并在上端面參考點施加軸向的周期性扭角位移。
阻尼器的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)格-單元
雖然建模時只考慮了回轉(zhuǎn)截面，但是帶扭曲的軸對稱單元可以將回轉(zhuǎn)體發(fā)生扭轉(zhuǎn)時的整體結(jié)構(gòu)響應(yīng)考慮在內(nèi)，這是因為這種單元多了一個扭轉(zhuǎn)自由度5，拿本例中的位移-溫度耦合單元CGAX4T來說，該單元的節(jié)點具有1、2、5和11四個自由度。
展開 作者：宣海軍，洪偉榮(浙江大學(xué)化工機械研究所，浙江 杭州 310027)
摘要:為驗證橡膠O型圈阻尼器(EORD)的減振有效性，在高速旋轉(zhuǎn)試驗臺上研究EORD支承高速柔性懸臂轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不平衡響應(yīng)。試驗轉(zhuǎn)子從0逐漸加速到24 000 r/min，然后切斷電源自然降速。記錄轉(zhuǎn)子升降速過程中的轉(zhuǎn)速和振動信號。建立基于Timoshenko連續(xù)梁理論的轉(zhuǎn)子有限單元分析模型，求解模態(tài)轉(zhuǎn)速、模態(tài)振型和不平衡響應(yīng)，用Kelvin-Voigt粘彈性線性模型表示橡膠O型圈的動態(tài)特性，試驗和理論計算結(jié)果比較表明，不平衡響應(yīng)試驗值和理論值一致，轉(zhuǎn)子越過一階臨界轉(zhuǎn)速并升速到2倍臨界轉(zhuǎn)速以上穩(wěn)定運行。EORD能有效抑制高速轉(zhuǎn)子的不平衡響應(yīng)，提高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性。作為一種低成本潔凈的阻尼組件，EORD具有優(yōu)良的阻尼減振性能。
關(guān)鍵詞:橡膠O型圈阻尼器;轉(zhuǎn)子動力學(xué);有限單元模型;不平衡響應(yīng)
點評:
展開 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(dǎo)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(dāng)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(zhǔn)的參數(shù)。
展開 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(dāng)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(dāng)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(xué)性能的描述方法主要為兩類：一類是認(rèn)為橡膠為連續(xù)介質(zhì)的現(xiàn)象學(xué)描述；另一類是基于熱力學(xué)統(tǒng)計的方法。基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)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(xué)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(rèn)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 
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abaqus 橡膠 阻尼的最新內(nèi)容
<p>根據(jù)文獻《abaqus中一種考慮材料阻尼的隨機響應(yīng)分析方法》中提供的思路，自己編寫了一個根據(jù)掃頻結(jié)果計算Rmises應(yīng)力的插件。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202405/attachment/f4979f0065cb4395b50f113298dd7acb.jpg
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)的獨立圖形用戶界面和ABAQUS腳本程序，實現(xiàn)自動前處理、仿真計算和后處理；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，該方法進行一次仿真分析約需8～15
如果不考慮損傷等效應(yīng)，橡膠材料是彈性的（卸載后沒有殘余應(yīng)變），但應(yīng)力-應(yīng)變曲線不是線性的，即所謂的“超彈性”。Abaqus 幫助文檔《Getting Started with Abaqus：Interactive Edition》第10.6節(jié)“
Hyperelasticity
”介紹了超彈性的基本知識，第10.7節(jié)“
Example: axisymmetric mount
”給出了一個橡膠材料模型的實例
Abaqus 軟件具有非常強大橡膠本構(gòu)模型的定義功能，不僅提供了很多現(xiàn)有的本構(gòu)模型，還可以進行模型本構(gòu)的自定義，并且具有橡膠材料評估的功能，從而保證了橡膠結(jié)構(gòu)件的模擬精度。本文對幾種定義方式進行介紹：
1. ABAQUS中提供的超彈性材料的本構(gòu)模型
Mooney-Rivilin模型
Neo-Hookean模型
Yeoh模型
Ogden模型
來源：CAE技術(shù)資訊公眾號（ID：hxhycae），作者：樊新剛 趙瑞剛 董龍雷。
橡膠減振器因其阻尼性能好、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉等優(yōu)點，在航天、船舶、汽車等工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但由于橡膠復(fù)雜的非線性力學(xué)行為，缺乏準(zhǔn)確的材料模型來描述其特性，使得橡膠減振器的選型和設(shè)計主要依靠工程經(jīng)驗和試驗方法，耗費大量人力物力。隨著有限元技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展
本案例圖文指導(dǎo)干涉配合與橡膠壓縮，并對典型錯誤給出分析解決辦法。
問題描述
頂部受壓縮載荷作用；結(jié)構(gòu)形態(tài)如下圖所示。
材料信息
除橡膠套以外均以解析剛體模擬，橡膠以超彈性模擬。
rubber
在 Abaqus/Explicit 分析中，為了避免數(shù)值振蕩，一般都需要定義模型的阻尼，
定義方法主要包括以下幾種：
1）體積粘性（bulk viscosity）
體積粘性用于引入由于體積應(yīng)變引起的阻尼，在研究高速動力分析的高階性能時，體積粘性是尤其必要的。體積粘性只是作為一個數(shù)值效應(yīng)被引入，因此，材料點上的應(yīng)力并不考慮體積粘性壓力的影響。
Abaqus/Explicit
ABAQUS軟件中有多種橡膠材料的本構(gòu)模型，材料本構(gòu)模型與試驗數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)程度直接影響橡膠分析的精度。ABAQUS提供自動材料評估工具，該工具不僅能夠使用試驗數(shù)據(jù)擬合出所選本構(gòu)函數(shù)（應(yīng)變能函數(shù)）的參數(shù)，而且還能將本構(gòu)函數(shù)曲線與試驗數(shù)據(jù)（名義應(yīng)力-應(yīng)變曲線）繪制在同一圖表中，便于對比擬合效果。
1、選擇超彈性材料，輸入源為：Test data。
2、分別輸入單軸、雙軸、平面或其中一種試驗數(shù)據(jù)
摘要：本文分析了過盈配合的有限元計算時用到超彈性本構(gòu)時可壓縮性對計算結(jié)果的影響情況，得到在過盈配合中必須考慮這種可壓縮性的結(jié)論并分析考慮可壓縮性的原因。
1、引言
過盈配合是橡膠工業(yè)中的一種常見的配合方式。橡膠為超彈性材料，有限元計算中通常假定為不可壓或者幾乎不可壓。本文首先給出一種不可壓橡膠模型過盈配合的理論解，并與ABAQUS 計算解進行比較。進一步本文探討過盈配合中假定橡膠不可壓時遇到的問題
