橡膠拉扭試驗(yàn)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-08-26
橡膠拉扭試驗(yàn)的視頻教程
縱扭變幅桿的模態(tài)、諧響應(yīng)、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析
基于ansys workbench的超聲波縱扭變幅桿模態(tài)、諧響應(yīng)、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，此變幅桿為縱扭復(fù)合多軸疲勞試驗(yàn)的變幅桿，自由端的試件會(huì)受20khz的循環(huán)載荷拉壓、扭轉(zhuǎn)作用而斷裂，該教程提供了workbench正弦輸入激勵(lì)的方法，經(jīng)過瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)仿真后發(fā)現(xiàn)，該變幅桿可以將單一的軸向激勵(lì)轉(zhuǎn)變成縱扭復(fù)合運(yùn)動(dòng)。
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橡膠拉扭試驗(yàn)的實(shí)例教程
01 引子
橡膠材料是典型的超彈性材料，要獲取超彈性材料本構(gòu)模型（常見有Mooney-Rivlin、Ogden、Yeoh等），一般需要做一系列標(biāo)準(zhǔn)橡膠試驗(yàn)并進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合。
本例演示了ANSYS對(duì)超彈性材料的曲線擬合能力，并通過有限元分析與拉扭試驗(yàn)的對(duì)比，驗(yàn)證所建立的本構(gòu)模型的有效性。
常見的橡膠標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)
02 案例介紹
現(xiàn)需要一個(gè)本構(gòu)模型來匹配硫化天然橡膠材料在各種變形模式下的100%工程應(yīng)變的行為。
本例中，已通過試驗(yàn)（單軸、雙軸和平面拉伸試驗(yàn)）獲取了橡膠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。使用這些數(shù)據(jù)，通過超彈性擬合能力確定本構(gòu)模型的參數(shù)，可以擬合3參、5參和9參的Mooney-Rivlin超彈性模型。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)
同時(shí)對(duì)橡膠進(jìn)行了拉扭實(shí)驗(yàn)（將條形試件的兩端夾入測(cè)試儀器中，然后將試樣拉伸到原尺寸長度的50%，并將試樣的一端扭四圈）。試樣與ASTM D1043中規(guī)定的試樣相似，如下圖所示：
拉扭試驗(yàn)條形試件
使用擬合得出的Mooney-Rivlin超彈性模型（5參為例）對(duì)拉扭試驗(yàn)就行有限元分析，并與試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比，據(jù)此判斷前面擬合得出的本構(gòu)模型能否反映橡膠材料的真實(shí)行為。
模型采用SOLID186單元，兩端夾鉗區(qū)域采用MPC算法綁定到定位點(diǎn)。
有限元模型示意圖
按照拉扭試驗(yàn)的加載順序：
step1：對(duì)兩端夾持區(qū)域施加試件厚度25%的壓縮位移，模擬夾具對(duì)試件的夾持作用。
step2：通過移動(dòng)一側(cè)的夾持區(qū)域（剛性接觸面），同時(shí)固定另一側(cè)夾持區(qū)域，模擬拉伸到50%的拉伸狀況。
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橡膠拉扭試驗(yàn)的最新內(nèi)容
精密鑄鐵試驗(yàn)平板使用規(guī)范，一文看懂1個(gè)月前
精度匹配：確認(rèn)平臺(tái)等級(jí)（0/1/2/3 級(jí)）符合試驗(yàn)要求，不超范圍使用。
工件與載荷核查
工件底部清潔、無毛刺、無尖銳棱角，防止劃傷平臺(tái)。
嚴(yán)禁超載：工件總重≤額定載荷的80%，重型件需均勻分布，禁止集中壓在邊緣或局部。
重物間墊橡膠 / 銅皮緩沖，分散應(yīng)力。
接著把工具包備齊：測(cè)水平的水平儀、擰螺栓的扭矩扳手、固定底座的膨脹螺栓、減振動(dòng)的減振橡膠墊，還有調(diào)位置的塞鐵片。少一樣都可能耽誤事兒，提前檢查好，確保個(gè)個(gè)狀態(tài)在線。
2. 核心安裝：把底座穩(wěn)穩(wěn)安新家
一步先挪位置：照著設(shè)計(jì)圖紙，把底座精和準(zhǔn)吊到預(yù)定地點(diǎn)，邊緣跟地面基準(zhǔn)線對(duì)齊，別歪歪扭扭，不然后續(xù)裝設(shè)備空間都不夠。
結(jié)構(gòu)與功能
電機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)為大尺寸平板結(jié)構(gòu)，規(guī)格跨度大，底部帶調(diào)平墊鐵，兼具全局基準(zhǔn)定位、重載抗扭、系統(tǒng)集成功能，是整套測(cè)試系統(tǒng)的核心基座。
電機(jī)測(cè)試底座結(jié)構(gòu)緊湊、適配電機(jī)尺寸，自帶安裝和調(diào)位配件，僅負(fù)責(zé)局部轉(zhuǎn)接固定、快速換型，輔助校準(zhǔn)同軸度。
4.
電機(jī)測(cè)試底座：心有猛虎，細(xì)嗅“微米”2個(gè)月前
主要應(yīng)用領(lǐng)域
電機(jī)測(cè)試底座廣泛應(yīng)用于需要精和確動(dòng)力測(cè)試的場合：
機(jī)械、電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)制造：用于產(chǎn)品的出廠檢驗(yàn)、型式試驗(yàn)和耐久性測(cè)試。
材料力學(xué)性能測(cè)試：作為萬和能試驗(yàn)機(jī)、疲勞試驗(yàn)機(jī)的安裝基礎(chǔ)。
計(jì)量與質(zhì)檢部門：作為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、激光干涉儀等高精度測(cè)量設(shè)備的穩(wěn)定平臺(tái)。
汽車密封條彎折試驗(yàn)：如何測(cè)試耐疲勞與彈性衰減5個(gè)月前
這表明材料的耐溫性、抗疲勞性或交聯(lián)結(jié)構(gòu)存在缺陷，必須從橡膠配方（生膠選擇、防老劑、硫化體系等）或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。
總結(jié)而言，彎折試驗(yàn)機(jī)通過創(chuàng)設(shè)一個(gè)可控、可復(fù)現(xiàn)的加速老化環(huán)境，將汽車密封條在復(fù)雜真實(shí)世界中的性能衰減，轉(zhuǎn)化為一系列可量化的科學(xué)數(shù)據(jù)。
高分子材料領(lǐng)域：塑料、橡膠、纖維等材料的拉伸性能直接決定其制品的使用壽命。如包裝行業(yè)中，檢測(cè)塑料薄膜的抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長率，避免薄膜在運(yùn)輸、封裝過程中出現(xiàn)撕裂；橡膠行業(yè)則通過拉力測(cè)試，評(píng)估橡膠制品（如輪胎、密封件）的彈性恢復(fù)能力和抗老化后的拉伸性能變化。
超彈性材料模擬
對(duì)于橡膠等超彈性材料的大變形分析，單元結(jié)合 Neo-Hookean 或 Mooney-Rivlin 本構(gòu)模型，可準(zhǔn)確描述材料的非線性應(yīng)力 - 應(yīng)變關(guān)系。在橡膠支座的壓縮試驗(yàn)模擬中，CSS8 單元的載荷 - 位移曲線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的吻合度超過 95%。
例如，鋼材的彈性模量約為200 GPa，橡膠則低至0.01 GPa。
3. 剪切模量
剪切模量（G）是剪切應(yīng)力（τ）與剪切應(yīng)變（γ）的比值,即 G = τ/γ。
剪切模量表征材料抵抗剪切變形的能力，直接影響結(jié)構(gòu)的抗扭性能。例如，鋁的剪切模量約為26 GPa。
4.
其豐富的單元庫可模擬任意幾何形狀，而材料模型庫則包含了金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、地質(zhì)材料等各類典型工程材料的性能模型。</p><p>作為通用模擬工具，ABAQUS 不僅能解決大量結(jié)構(gòu)應(yīng)力 / 位移問題，在熱傳導(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)分析等眾多工程領(lǐng)域也表現(xiàn)出色。
對(duì)于塑料來說也是一樣，一般拉伸速度越快，材料也就越容易被拉斷，機(jī)速越慢材料越不容易被拉斷。
