ansys計算橡膠的案例
如何在ANSYS中擬合橡膠材料曲線？ 附Ansys橡膠材料的粘彈性本構模型下載
STEP 3：從hyperelastic模型本構中拖動需要擬合的材料本構模型到材料中，此時可以在材料橡膠本構模型中發現curve fitting選項。
STEP 4：右鍵curve fitting，選擇solve curve fit，擬合好后，然后選擇copy calculated values to property，擬合參數便復制到定義的橡膠本構模型中了。另外，擬合的曲線和實驗曲線均會在圖片中顯示出來，可以對比其重合度，測試哪種本構更適合。
下載地址：Ansys橡膠材料的粘彈性本構模型
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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。
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【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
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基于流體壓力的橡膠圈密封有限元仿真分析方法--ANSYS Workbench有限元分析方法--橡膠密封方法
2.網格在接觸位置加密，其余位置不用加密，網格如圖所示
這些參數在ANSYS Workbench中都有詳細的說明和設置方法，可以根據實際情況進行調整。
五、結果展示
經過模擬計算，我們得到了橡膠圈的位移結果圖。
從圖中可以清晰地看到橡膠圈在受到壓縮和流體壓力作用下的變形情況。這些結果為我們提供了寶貴的參考信息，有助于我們更好地理解和優化橡膠圈密封的設計。
運動和壓縮變形效果
局部放大圖展示流體壓力的擠壓效果
六、總結與展望
通過ANSYS Workbench的有限元分析，我們成功地對橡膠圈密封進行了精確的模擬和計算。這不僅讓我們對橡膠圈密封的工作原理有了更深入的了解，還為我們提供了優化設計的方向。在未來的工作中，我們將繼續利用這一強大的工具，為更多的工業設備提供可靠的密封解決方案。
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展開 橡膠產品的壽命計算
.、 疲勞壽命計算原理
任何疲勞計算，都是基于五個步驟，即五步法。
結構疲勞計算的重要一點，就是將時間引入到了計算結果中，就是疲勞的計算結果和時間相連。在ANSYS Workbench平臺
下自帶的疲勞模塊，只能做線性疲勞，即把靜力學的一個狀態計算結果，通過載荷步映射到整個計算時間區域。
第一步
--準備小試樣
--做等幅對稱應力控制疲勞試驗
第二步
--獲取得到材料S-N曲線
第三步
--調整S-N曲線
--缺口
--表面加工
--表面處理
--尺寸
--應力集中等
第四步
對應力歷程數據進行雨流計數
第五步
-對每個循環計算疲勞損傷
-用Miner準則累計損傷
-計算疲勞壽命
損傷的定義
疲勞壽命計算
疲勞損傷計算
展開 橡膠的密封性計算
同理，當流體壓力突然被移除或突然中斷流體滲透，也會導致計算收斂困難。為了穩定計算并提高計算的收斂性，ANSYS提供了斜坡施加流體壓力的選項，該選項在一個求解周期中通過多個計算子步線性的增加流體壓力進行加載。為了實現斜坡加載，可以使用接觸單元實常數FPAT指定流體滲透作用時間。輸入正值表示滲透作用時間等于輸入的時間乘以載荷步的增量時間；輸入負值表示滲透作用時間就是該數值的絕對值。ANSYS的默認值為0.01，則默認的滲透作用時間等0.01乘以當前載荷步的時間增量。
在每一個滲透點，如果當前子步的增量時間小于流體滲透作用時間，即FPAT>(tn-tn-1)，則流體壓力在滲透作用時間周期中，從前一個子步施加的壓力線性變化增加到總的流體壓力，如圖2-3所示。如果FPAT<(tn-tn-1)，則施加當前全部的流體壓力如圖2-4所示。在壓力滲透關閉點，如果當前子步的時間增量小于流體滲透作用時間，則流體壓力在滲透作用時間周期中從前一個子步施加的壓力值線性減小到0，否則流體壓力將被瞬時刪除。
6. 工程實例-O型橡膠密封裝置的壓力滲透有限元分析
1-材料參數
活塞和缸套的材料為結構鋼， 0型密封圈的材料為橡膠，材料模型參數如下：Neo-
Hookean模型，Mu=20E6Pa，
D1=0.015.
2-邊界條件
完全固定約束缸套的底邊和側邊，在活塞頂面上施加向下的位移0.007m，然后第二個載荷步施加流體穿透壓力20MPa。
展開 基于ABAQUS的橡膠懸置膠合件剛度仿真計算
橡膠懸置膠合件作為發動機懸置系統的重要組成部分，其靜態力學特性對汽車的操縱穩定性起著重要作用，同時也是進行橡膠懸置動態特性預測的基礎。然而由于橡膠懸置復雜多變的結構形狀以及橡膠材料復雜的非線性特性，目前并沒有理想的模型或解析公式可以準確地描述其彈性特性與結構參數之間的關系，因而橡膠懸置的結構設計也沒有確定的方法，大多采用經驗設計和試驗修正的方法。
本文將以一個懸置膠合件仿真的實例講解一下如何利用ABAQUS來獲取其三個方向的靜態特性。所用膠合件的數模圖如圖1所示。其設計圖紙上標注的三向剛度如表1所示，膠料硬度是邵氏50±5度。
圖1 膠合件結構
表1設計要求
1、 網格劃分
采用HYPERMESH對圖一懸置進行網格劃分到的有限元模型如圖2所示。
2、材料設置
把劃分好的網格導入ABAQUS中，設置其材料參數，由于不同本構模型對橡膠懸置膠合件剛度計算結果有一定的影響。結合何小靜，上官文斌發表的《橡膠隔振器靜態力－ 位移關系計算方法》一文的研究結果表明，Mooney-Rivlin 模型的計算精度最高，其相對誤差均小于10%，所以本文采用M-R模型進行計算。50度膠料的M-R材料常數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，做如下設置：在Z方向先預載8mm，再在X向加載500N。取值0~5.6mm,對X向靜剛度進行求解。
展開 ABAQUS板式橡膠支座高架橋抗震計算研究
鄒馳宇
新疆吉鑫公路技術有限公司
摘 要：常規抗震計算方法繪制高架橋反應譜時，各質點輸入地震波不一致，導致地震響應計算值與實測值偏差較大。針對這一問題，對板式橡膠支座高架橋抗震計算方法進行研究。根據高架橋材料特性和幾何形狀，建立有限元模型，采用一致地震輸入方式，輸入最大值地震動給模型質點，計算質點自振周期內的反應值，獲取反應時程數據、時程分析反應譜曲線，計算順橋向和橫橋向的地震響應，包括墩頂位移、加速度、墩底剪力和墩底彎矩，檢驗響應值是否滿足抗震要求。選取京滬高速橋梁工程進行對比實驗，采用三組計算方法分別在E1地震波作用下，計算墩頂加速度和位移的地震響應，結果表明:該板式橡膠支座高架橋抗震計算方法相比常規方法，降低了最大響應、響應波動、響應變化率的計算偏差，地震響應計算值更貼合實測值，充分保證了抗震檢驗的準確性。
關鍵詞：高架橋;板式橡膠支座;抗震計算;地震響應;有限元模型;時程數據;反應譜;
板式橡膠支座高架橋在梁橋中應用廣泛，計算其抗震性能，保證地震中的橋梁安全，具有重要意義。文獻[1]隨機變化地震強度和時間，參照地質構造、地震動參數等因素，對地震動進行輸入，結合橋梁質量和剛度的分布形式，數值模擬橋梁地震反應，但該方法橋梁自振的定義周期，與地震動周期不相符，導致地震響應計算值偏差較大[1]。文獻[2]根據橋梁的地震響應復雜程度，將橋梁劃分為規則和不規則，規則橋梁采用一階振型控制，非規則橋梁則采用時程分析法，計算橋梁地震反應，反映出響應數值的時程變化規律，但該方法未對橋梁的彈性階段和塑性階段進行區分，地震響應計算偏差同樣較大[2]。針對這一問題，結合以上理論，提出板式橡膠支座高架橋抗震計算方法，避免地震作用下，支座高架橋梁結構發生損壞。
展開 基于Workbench的橡膠計算收斂調試
眾所周知，橡膠作為不可壓縮材料，具有很強的材料非線性，在計算過程中，往往會因為產生過大的變形導致網格畸變嚴重，求解終止。不僅如此，橡膠材料計算過程中往往還會帶有復雜的幾何非線性和接觸非線性，使求解收斂難度進一步提高，本篇文章將介紹在Workbench中如何對橡膠計算的收斂進行調試。
本實例研究橡膠的擠壓問題的收斂方法，如圖1，上下實體是結構鋼材料，中間實體為橡膠，固定約束下端實體底面以及中間橡膠體的兩個端面，同時約束橡膠體的表面，使其僅有X方向自由度，上端實體上表面施加沿-x方向的6mm位移，接觸均為摩擦接觸，摩擦系數0.1，計算結構的變形情況。
圖1
首先設置橡膠材料，然后設置接觸，將橡膠設置為接觸面，結構鋼設置為目標面，兩對接觸均為摩擦接觸，摩擦系數0.1，均設為增廣拉格朗日算法，且在高斯積分點進行接觸檢測，其余設置保持程序控制，接著對將橡膠實體進行六面體網格劃分，施加邊界條件，最后進行求解設置，采用直接求解器，打開大變形。
圖2
圖3
圖4
圖5
圖6
進行求解，經過171次迭代后程序報錯，無法收斂，力的收斂曲線如圖7。
圖7
對于橡膠這種不可壓縮材料，為了提高其收斂性，可以在分析設置中的非線性控制里，將求解器改成非對稱求解器，同時打開線性搜索功能，如圖8。
圖8
進行求解，經過111步迭代后程序報錯，求解停止，報錯提示是單元產生了高度扭曲，如圖9，對于這種問題，可以嘗試通過減小時間步長解決，但減少時間步長仍會報錯，讀者可自行嘗試。
圖9
由于橡膠表現為不可壓縮性，泊松比接近0.5，易發生體積自鎖，因此可以使用U-P單元技術解除體積自鎖，只需在橡膠體下插入命令，如圖10.
展開 ABAQUS橡膠工業中有限元計算問題過盈配合
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時可壓縮性對計算結果的影響情況，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， 提出處理過盈配合中橡膠計算的方法。
2、可壓模型理論解與 ABAQUS 數值解的比較
2.1、理論解
理論解模型如圖 1，內層為鋼，中間不可壓橡膠，最外層為鋼給出橡膠和橡膠之間的過盈量求整個結構的應力應變狀態假設平面應變狀態。
本構方程：
對于鋼：
對于橡膠：
2.1 材料性質：
鋼：E=210000v=0.3橡膠：C10=0.461312, C20=0.01752, C30=8.8e-05 ，其余為 0，（三次多項式模型，材料不可壓縮）
2.2.2 幾何特性
如圖 2 所示， R59.50 為內層鋼的半徑和中間層橡膠的內徑， R73.00 為中間層橡膠的外徑，R71.10 為外層鋼的內徑， R80.00 為外層鋼的外徑。
展開 
ABAQUS橡膠襯套靜態特性計算測試相關性分析
摘要
：本文首先選取了幾種常見結構襯套作為研究對象，
并采用合適的橡膠超彈性本構模型在ABAQUS 軟件中計算其三向
靜剛度；然后采用同一種膠料分別硫化四種襯套并在
MTS833 彈性體測試平臺上測試得其力-位移曲線；最終將襯套的靜剛度計算
值與測試值進行對比研究，結果表明在
ABAQUS 中可對橡膠靜態性能進行較為準確的模擬，具有較高的工程價值。
關鍵字
：橡膠襯套、有限元分析、測試、ABAQUS
1 概述
橡膠減振器被廣泛地應用于汽車減振系統，如動力總成懸置、底盤襯套和排氣管吊耳等。在這些系統中，橡膠減振器的線性靜態性能主要為滿足系統的減振性能要求，橡膠減振器的非線性靜態性能則為滿足系統的位移控制要求。因此，為了滿足系統的減振性能和位移控制要求，須對零件的結構和橡膠配方進行設計和優化。所以在設計初期，如何利用數值計算技術來準確地預測零件的靜態性能，就變得極為重要。對零件的靜態特性進行預測涉及諸多方面,如材料本構模型的選擇、材料模型參數的獲得、計算方法的選擇等，需要根據企業實際情況建立橡膠減振件的計算規范，以期獲得一致而精確的結果。為獲得準確的結果，進行計算與測試的相關性分析就顯得尤為重要。本文通過選取具有代表性的典型襯套結構，進行靜態性能的計算與測試，以期驗證計算的精確度。
在此相關性研究中，選取了具有代表性的橡膠減振件零件即橡膠襯套作為研究對象，選用天然橡膠N50 作為硫化原材料來制作樣件，采用MTS833 三軸向試驗臺測試獲得其三向準靜態性能曲線，使用ABAQUS 軟件計算了樣件的靜態剛度，用統計的方法對比了測試與計算的相關性。
展開 某汽車動力總成橡膠懸置疲勞計算
本文的橡膠超彈性模型采用Mooney-Rivlin 模型，通過橡膠材料試驗獲得其模型參數；網格采用C3D8RH（一階六面體縮減雜交單元）類型單元。
為模擬實際懸置的真實邊界，在ABAQUS 中對懸置進行簡化處理，即只生成懸置橡膠主簧的網格，通過約束懸置橡膠主簧外側（外管硫化）單元節點6 個方向自由度來模擬懸置橡膠主簧約束邊界，在懸置彈性中心點建立與懸置橡膠主簧的內側（與芯子硫化處）單元節點的Coupling 來模擬加載區域，如圖3 所示。
圖3 懸置有限元建模
2.3 懸置靜剛度分析
此動力總成懸置系統為四點支撐結構，發動機側懸置、變速箱側懸置及前后懸置，作為前懸置，主要考慮其主方向X 和Z 向的剛度。本文主要考慮其Z 向的剛度要求。
在ABAQUS 軟件中計算得到失效懸置Z 向剛度曲線如圖4 所示。在懸置線性段，Z 向力-位移曲線測試值、計算值與目標值吻合較好；由于在大位移下橡膠主簧發生較大變形，網格變形嚴重，計算不易收斂，故一般計算出懸置的拐點即能得出懸置的非線性特性。將懸置測試、計算與目標線性段靜剛度分別為71N/mm，65N/mm 與68N/mm，可知計算值和目標值的誤差控制在10%以內。
圖4 失效懸置力-位移曲線
2.4 懸置應變分析
在失效懸置Z 方向加載疲勞工況載荷力（拉壓載荷），找出主簧最大應變集中處的應變，如圖5 所示。
圖5 失效懸置應變分析結果
從上圖可以看出，在疲勞工況載荷下，懸置Z 向上拉的最大應變是0.436，懸置Z 向下壓的最大應變是0.621；采用ABAQUS計算出的應變集中位置與圖1 中實際零件疲勞破壞位置一致，在一定程度上說明采用ABAQUS 計算懸置在疲勞工況下的應變來反映其疲勞特性是可行的。
展開 【JY】橡膠支座的簡述和其力學性能計算
橡膠支座的力學性能計算簡述
軸向剛度計算
疊層橡膠支座的軸方向壓縮剛度可以用下式計算：
Kv是疊層橡膠支座的軸方向剛度；Ecb是疊層橡膠的彈性系數；A是橡膠的截面面積；S2是2次形狀系數。
疊層橡膠由鋼板與橡膠組合而成，其彈性系數可以用下兩式計算：
E0是橡膠的彈性模量；Eb是體積彈性模量，通常取Eb=1.96×10^3N/mm2。
其中修正系數的近似計算是：
由于橡膠為非壓縮性材料，橡膠受壓時，其體積變化很小。
展開 計算方法 | 淺析橡膠超彈體與粘彈性仿真(超彈篇)
圖5
計算模型與收斂性控制
1、計算幾何選擇
關于超彈體仿真計算，超彈體材料具有非常小的壓縮性，假設完全不可壓縮一般是非常好的近似，材料處理為幾乎或完全不可壓縮的選擇取決于用戶和可用的數據。超彈體的仿真計算是相對收斂困難的非線性材料計算類型，部分的計算項目收斂難度更是讓工程師苦不堪言。
在進行處理計算幾何選擇方面，對于橡膠類超彈體計算，個人傾向于采用2D幾何計算模型，盡力避免3D模型幾何。
3D計算模型相對2D模型計算采用成數倍數量的單元節點，同時非線性計算的迭代求解和存儲耗費，這都給計算資源和效率帶來了挑戰。
2D模型幾何邊線更方便控制尺寸份數以細化幾何拐角，有效防止擠壓或者拉伸時候的單元扭曲，提高收斂可能性。
更好處理橡膠大變形狀態下，橡膠與金屬件接觸關系以及橡膠自接觸；
規避開3D模型實體六面體單元的可能“剛硬”。
如圖6和7所示是兩類形狀密封圈擠壓狀態模擬計算案例，模型計算都不可避免設置模型自接觸、拐角單元細化以及單元形狀控制以防止過度畸形。
圖6
圖7
2、不可壓縮性的考慮事項
然而工程項目不能規避掉橡膠類計算都能很好簡化成2D幾何，仿真計算不可避免遇到3D橡膠超彈體計算模型。
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