Abaqus橡膠的案例
【JY】JYLRB插件：一鍵生成ABAQUS橡膠支座模型 ￥480
相關的理論視頻課程：【JY】橡膠支座精細化模擬分析案例與教學
【注意】：該插件可自動生產有限元模型，包括 模型、相互作用、網格劃分、橡膠本構(多種可選)、荷載 等，可直接修改荷載條件進行分析。
【常見問題】水平滯回曲線可非常好好擬合試驗支座曲線，豎向剛度(由于支座產品不同)需根據試驗確定體積模量進行調整分析。
【版本修訂】目前可適用于6.14~最新版本，歡迎下載使用！
【導讀】
為了方便大家在分析橡膠支座時的建模，筆者基于<a href="/major/abaqus">ABAQUS平臺開發了一種一鍵生成橡膠支座插件 (JYLRB)，該插件僅需在操作界面設置支座直徑、鉛芯直徑、封板厚度、橡膠厚度、鋼板厚度、橡膠層數、鋼材屈服應力、面壓、所選擇的橡膠本構模型以及剪切模量即可生成橡膠支座模型。內容包括部件的建立及裝配、各部件本構模型的設置、分析步的設置、相互作用的設置、邊界條件及荷載的施加、網格劃分、作業生成。該插件省去了繁瑣的建模步驟，以及本構模型的計算，使用者僅需根據自身需要在模型上微調，可用于隔震支座及結構的精細化分析。
【程序可解決的問題】
在使用ABAQUS平臺對橡膠支座進行分析，動自己的小手進行建模時，由于橡膠與鋼板的接觸面眾多，在設置相互作用時過程繁瑣且很容易出錯，消耗去大家大量的時間。本著能偷懶就偷懶的原則，筆者開發了這款插件。并且在進行分析時，難點在于橡膠支座超彈性材料本構的設置，橡膠材料的力學性能和金屬材料的力學性能有很大區別，如彈性，大變形，不可壓縮等。超彈性材料都有顯著的特征：
（1）能承受大彈性（可恢復）變形，應變可達100-450%；
（2）由于材料分子鏈的拉直引起變形, 所以在外加應力作用下, 體積變化很小。
展開 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。
展開 基于abaqus懸架橡膠緩沖塊有限元分析 ￥15
關于懸架橡膠的分析推薦《汽車懸架與橡膠彈性元件理論及設計》趙振東，本書對橡膠分析很有幫助。以下文章作為橡膠有限元分析入門參考,適合初學者,大神請繞道。
本文主要內容:
一、后緩沖塊結構尺寸介紹
二、確認橡膠本構模型參數C10，C01
三、hypermesh橡膠緩沖塊網格劃分3、abaqus橡膠有限元分析step by step
（1）材料屬性賦予
（2）零部件裝配
（3）建立載荷步
（4）接觸設置
（5）建立邊界條件
（6）建立job求解
四、后處理-繪制橡膠緩沖塊軸向負荷-變形曲線
后緩沖塊有限元模型介紹。
一、后橡膠緩沖塊結構尺寸介紹
緩沖塊能夠限制懸架最大變形量的裝置。它減輕車軸對車架(或車身)的直接沖撞，防止彈性元件產生過大的變形。緩沖塊由橡膠塊、鋼板、螺栓組成。
簡化橡膠緩沖塊尺寸參數如下
二、確認橡膠本構模型參數C10，C01
多數橡膠材料是不可壓縮的，在橡膠工業中，常采用Mooney-Rivlin經驗公式，已橡膠材料硬度表示橡膠彈性，橡膠硬度（HA）用邵爾A型硬度計測出，通過經驗公式得到橡膠的剪切模量（G，MPa）、彈性模量（E,MPa）和兩個常數C10，C01 。
本次假設通過硬度計測出橡膠硬度為70度。計算得到E=5.84MPa，C10=0.78，C01=0.19。
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，加固環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力和變形情況。
（2）
Step By Step 建模操作圖文演示
1.
創建幾何模型
2.
創建三種材料屬性和截面屬性
3.
裝配
4.
設置兩個靜態分析步
5.
定義接觸屬性、兩個接觸對和兩個約束
6.
設置pressure類型的載荷
固定一端給另外一端施加位移
7.
劃分網格
8.
提交計算查看結果
整體變形云圖
加固環應力云圖
橡膠應力云圖
整體應力剖面圖
文章來源：FILWTBY
展開 
Abaqus橡膠本構模型選擇
橡膠這種超彈性材料在醫療器材、工業、建筑和國防中等都具有廣泛的應用。但橡膠的本構關系非常復雜，在大量試驗數據的基礎上，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雜，并伴隨著大位移和大應變。橡膠材料本身又是非線性材料，本構關系復雜，無法像金屬材料那樣僅需幾個系數便可描述材料特性。
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、環境、應變歷史、加載速率等十分敏感，這樣就使得描述橡膠的行為更加復雜。
隨著技術的發展，現在可借助計算機使用有限元方法來分析工業中橡膠元件的力學性能，包括選取橡膠的本構模型、擬合本構模型等。
二、Abaqus中本構模型的選擇
在Abaqus中進行橡膠材料的本構模型選擇、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，包括試驗應力-應變數據的導入、本構模型的識別和擬合選擇等。這里的數據導入以單軸試驗數據為例，各步操作如圖4~圖5所示。
圖
4
試驗數據導入準備
圖
5
數據導入（復制粘貼即可）
3、數據導入完成之后，就根據數據進行本構模型的識別。如圖6~圖7所示。
展開 橡膠減振器設計分析與ABAQUS模擬仿真
橡膠減振器設計分析與ABAQUS模擬仿真
橡膠分析的難點與挑戰
橡膠元件的典型結構及典型承載
橡膠材料的基礎實驗與參數擬合
ABAQUS特有功能在橡膠分析中的應用
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中定義橡膠超彈性材料
關于 Abaqus 中的超彈性材料，還應注意以下問題：
1）Abaqus中默認橡膠材料行為是彈性的、各向同性的；
2）分析過程中必須考慮幾何非線性效應（設置 Nlgeom 為 ON）；
3）對于 Abaqus/Standard 分析，默認情況下假定超彈性材料是不可壓縮的（泊松比等于0.5），為了幫助分析收斂，可以將該值設置為大于0.495；對于 Abaqus/Explicit 分析，默認情況下，假定超彈性材料是接近不可壓縮的（泊松比大于0.475）；
4）Abaqus 采用應變勢能（strain energy potential）來描述超彈性材料的應力-應變關系，而不是采用楊氏模量 E 或泊松比 ；
5）對于根據實驗數據確定的超彈性材料模型，當應變值達到一定程度（變形較大）時，計算過程可能不穩定。Abaqus 通過穩定性檢查來確定可能出現不穩定的應變值大小，并在 DAT 文件中給出相應的警告信息。
6）如果用戶希望快速錄入和確定橡膠材料的力學特性參數，建議大家使用Abaqus軟件內置的Python開發接口實現。
文章來源： 力學與Abaqus仿真
展開 Abaqus中定義橡膠超彈性材料
關于 Abaqus 中的超彈性材料，還應注意以下問題：
1）Abaqus中默認橡膠材料行為是彈性的、各向同性的；
2）分析過程中必須考慮幾何非線性效應（設置 Nlgeom 為 ON）；
3）對于 Abaqus/Standard 分析，默認情況下假定超彈性材料是不可壓縮的（泊松比等于0.5），為了幫助分析收斂，可以將該值設置為大于0.495；對于 Abaqus/Explicit 分析，默認情況下，假定超彈性材料是接近不可壓縮的（泊松比大于0.475）；
4）Abaqus 采用應變勢能（strain energy potential）來描述超彈性材料的應力-應變關系，而不是采用楊氏模量 E 或泊松比 ；
5）對于根據實驗數據確定的超彈性材料模型，當應變值達到一定程度（變形較大）時，計算過程可能不穩定。Abaqus 通過穩定性檢查來確定可能出現不穩定的應變值大小，并在 DAT 文件中給出相應的警告信息。
6）如果用戶希望快速錄入和確定橡膠材料的力學特性參數，建議大家使用Abaqus軟件內置的Python開發接口實現。
文章來源：力學與abaqus仿真
展開 ABAQUS高效的橡膠材料本構擬合法
一、概述
典型的橡膠材料的應力-應變行為是超彈性的，超彈性材料的變形在大應變值時(通常超過100%)仍然保持為彈性。
Abaqus在模擬超彈性材料時，會作出如下假設：
材料行為是彈性的；
材料行為時各向同性的；
模擬將考慮幾何非線性效應。
在Abaqus/Standard中默認地假設材料是不可壓縮的；Abaqus/Explicit假設
材料是接近不可壓縮的(默認泊松比為0.475)。Abaqus會提供不同的材料模型來模擬不同特性的橡膠材料。
那么在Abaqus怎樣根據橡膠材料的試驗數據近似擬合出其真實的本構呢？
二、ABAQUS本構擬合法
Abaqus提供了多種的橡膠材料模型，如多項式模型、Mooney-Rivlin模型、Neo-Hookean模型等，用來模擬真實超彈性材料的不可壓縮性。
對于已知的橡膠試驗數據（如單軸試驗、雙軸試驗、平面試驗等），我們如何在Abaqus中正確選擇與其對應的本構進行模擬呢？這也許是橡膠仿真的關鍵。
首先，在Property模塊中建立橡膠材料，如圖1。
圖1 建立橡膠材料
如果不清楚需指定哪種應變勢能時，在Strain energyprotential欄中選擇Unknow，并選擇相應的試驗數據進行輸入，以便Abaqus自動擬合其應變勢能。如圖2。
圖2 應變勢能選擇
輸入相應的試驗數據。
圖3 輸入試驗數據
在主菜單Material->Evaluate->Rubber下擬合橡膠材料的應變勢能曲線。并在彈出的對話框中設置各試驗數據對應的應變的最大、最小值。
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荷載作用下支座內部的壓力分布，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。下圖為橡膠的本構選取示意圖。
（3）分析步設置：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、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：廣東省院結構安全顧問
展開 今晚直播 | 基于ABAQUS的橡膠減震件剛度分析
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為了提高仿真工程師、高校師生實際工程能力，技術鄰特開展2021年ABAQUS系列直播課，我們甄選了四個熱門方向（巖土、二次開發、橡膠分析、混凝土）的基礎入門課，助力小伙伴們夯實有限元基礎。
第三期直播《基于ABAQUS的橡膠減震件剛度分析》將于今晚開啟，歡迎大家關注學習！
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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用，這一點在汽車行業尤為明顯。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。
展開 
ABAQUS-橡膠材料建模
這篇文章，我們介紹ABAQUS關于橡膠材料模型的建模方法。
橡膠材料(如熱塑性塑料)主要用于輪胎、消費品、醫療或密封等工業領域的解決方案，但橡膠也存在于許多其他工程領域。今天，我將介紹ABAQUS在密封領域中橡膠模擬的應用，以顯示它高效強大的橡膠建模能力。
在密封領域的設計階段使用仿真手段為解決方案提供指導正在成為一個必要的步驟，可以幫助識別和更好地了解產品的行為。Trelleborg、Parker、Eriks、Lagersmit等密封領域的老牌公司已經使用SIMULIA的ABAQUS有限元分析(FEA)進行了很多應用研究，以幫助它們在開發/測試階段獲得更好的結果。在許多情況下，由于其復雜的幾何形狀和材料特性，在進行實際測試之前，尚不清楚產品的性能。這樣，從實驗中也只能獲得有限的信息，而從數值模擬中可以研究數百個變量，并且可以預測其行為，而不需要付出很大的代價。
建立準確的材料模型
超彈性
在任何有限元分析中，最重要的事情之一就是要對材料有一個很好的描述。橡膠是超彈性材料，他們可以承受很大的變形，而不發生塑性應變。ABAQUS有幾種超彈性材料模型，可以捕捉大多數商業橡膠的響應。描述模型的參數可以很容易地與實驗數據進行擬合和對比。例如，您可以進行拉伸測試，然后在ABAQUS中使用該測試數據作為輸入。內部通過數值擬合自動獲得參數。ABAQUS支持四種實驗：單軸拉伸、等軸拉伸、剪切和體積試驗。
粘彈性
橡膠材料中另一個非常重要的特性叫做粘彈性。隨著時間的推移，材料的行為方式并不相同，而是與歷史有關；隨著時間的推移，聚合物鏈可以相對滑動。在這種情況下，應該提到兩個非常重要的概念：蠕變和應力松弛。蠕變是指在施加恒定的載荷，變形隨著時間的推移而增大，直到達到平衡為止。應力松弛是指施加恒定變形，產生的反作用力隨著時間的推移而下降，直到，再次達到平衡。
展開 ANSA-Abaqus實例分享－基于Test Data的橡膠襯套超彈性分析
實例
1、根據幾何數據建立襯套的有限元模型，橡膠與襯管之間用共節點連接：
2、建立橡膠與內外襯管之間的接觸，接觸方式為通用接觸：
3、約束襯套外表面1-6自由度，在內套管中心點施加X向的強制位移：
4、建立Static分析步進行靜力分析：
5、分析結果如下：
X向加載
本文部分內容參考：Abaqus官方幫助文檔
文章來源：汽車研發中心
Abaqus在橡膠密封墊設計中的工程化應用
結果顯示橡膠密封墊產生了較大的應力和應變，會造成橡膠的應力松弛和蠕變，結構失效，失去原有的密封能力。
3. 優化方案分析
3.1 優化方案的提出
根據以上分析結果，由于橡膠密封墊、缸蓋和缸蓋罩的結構形式和材料已經不能更改，提出更改設計公差達到改變橡膠密封墊壓縮距離的優化方案，更改后截面詳細尺寸見表3，可得壓縮距離變為2.4-2.8mm。
3.2優化方案的分析與評估
針對優化方案，需要同時評估橡膠密封墊的密封能力和橡膠是否失效。因此，綜合橡膠密封墊最大/最小壓縮距離和橡膠最大/最小硬度，共計四種組合進行有限元分析，分析方法不變。
優化方案的密封壓力結果見圖8。對于兩種截面，在四種組合情況下，橡膠密封墊與缸蓋罩、缸蓋的接觸壓力均大于1Mpa。在無介質壓力的情況下，能保證很好的密封效果。
Mises應力結果見圖9，應變結果見圖10。可見優化方案中，橡膠密封墊的應力和應變顯著下降，產生應力松弛和蠕變的危險較小。
按照優化方案，修改工藝參數生產樣件并進行了試驗，該發動機缸蓋罩橡膠密封墊未出現壓破碎問題，密封性能也得到了保障。
4. 結束語
使用Abaqus軟件進行橡膠密封墊的二維有限元分析可以較準確地預測橡膠密封墊的接觸壓力、應力和應變的分布情況和數值，驗證橡膠密封墊性能，并且可以根據分析結果對橡膠密封墊進行結構優化設計，節省試驗費用，縮短開發周期。
由于橡膠失效機理較復雜，本文僅通過應力和應變的大小進行定性評估，后期有待深入探索。
（引用ABAQUS2014用戶論文集）
文章來源：有限元在線
展開 ABAQUS橡膠墊圈的超彈性及應力松弛行為的仿真教程
由于橡膠材料具有超彈性能，當受到較大外載時，表現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雜的非線性問題。ABAQUS 包括一個豐富的、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材料，作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結構（應力/位移）問題，還可以模擬其他工程領域的許多問題，例如熱傳導、質量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析（流體滲透 / 應力耦合分析）及壓電介質分析。
橡膠密封墊的密封性常用表面接觸應力大小來表示，其力學行為常用超彈性本構模型來描述，同時橡膠具有黏彈性特性，在長期受壓狀態下，會出現力學松弛現象。
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力松弛現象的功能，應力釋放模型采用應力釋放實驗數據，超彈性模型為Mooney-Rivlin超彈性力學模型：
在軟件進行模型裝配，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力場后再仿真應力釋放過程，分別采用靜力隱身和粘性分析步，然后設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，摩擦系數為0.16，定義好之后如圖4所示。
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