橡膠-金屬襯套仿真的案例
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(dòng)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(duì)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(dòng)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(duì)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(dòng)前處理和后處理的方法，對(duì)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(dòng)化。
展開 橡膠襯套疲勞仿真技術(shù)
橡膠襯套是一種具有良好彈性的工程材料，能承受大應(yīng)變而不會(huì)發(fā)生永久性的變形和斷裂。汽車行業(yè)中，橡膠材料被廣泛應(yīng)用在各種減震降噪裝置中。在橡膠產(chǎn)品開發(fā)中，耐久性能是重點(diǎn)關(guān)注的性能，因?yàn)?em>橡膠襯套疲勞失效，會(huì)大大影響整車的操穩(wěn)性能和舒適性能，甚至影響正常的安全性能，從而導(dǎo)致事故發(fā)生。
目前，國內(nèi)橡膠產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)主要依托試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，導(dǎo)致產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期長，開發(fā)費(fèi)用高。如果在項(xiàng)目開發(fā)的早期，通過虛擬仿真分析的方法，就可以有效地預(yù)測橡膠襯套的耐久性能，并且節(jié)省大量費(fèi)用，縮短開發(fā)周期。
1、橡膠襯套CAE網(wǎng)格模型的建立
考慮到橡膠的大變形，需要采用六面體網(wǎng)格單元進(jìn)行仿真計(jì)算，才能得到正確的結(jié)果。但是，如果模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，六面體建模往往難度很大。橡膠襯套需要考慮整車NVH性能，各個(gè)方向上的剛度要求不一樣，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的較為復(fù)雜，使得六面體網(wǎng)格建模非常困難。針對(duì)不同的橡膠襯套，我們制定了各種不同的襯套建模方法。
展開 【達(dá)索官方直播】基于結(jié)構(gòu)/疲勞/優(yōu)化的協(xié)同仿真技術(shù)在線研討會(huì)-橡膠襯套實(shí)例
本次講座以汽車行業(yè)的協(xié)同仿真為案例，其中涉及的基于結(jié)構(gòu)/疲勞/優(yōu)化的協(xié)同仿真技術(shù)適用于多個(gè)行業(yè)，希望能為智能制造行業(yè)項(xiàng)目提供參考與幫助。
講師介紹
艾國慶，達(dá)索系統(tǒng)行業(yè)咨詢顧問，中科技大學(xué)力學(xué)系碩士畢業(yè)，15年資深行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在結(jié)構(gòu)仿真技術(shù)領(lǐng)域積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。2007年碩士畢業(yè)于華中科技大學(xué)力學(xué)系，2008年加入達(dá)索系統(tǒng)SIMULIA至今，負(fù)責(zé)達(dá)索系統(tǒng)汽車與交通運(yùn)輸行業(yè)結(jié)構(gòu)仿真技術(shù)工作，為汽車與交通運(yùn)輸行業(yè)提供仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新解決方案，通過提供可擴(kuò)展的真實(shí)仿真解決方案，以解決具有挑戰(zhàn)性的工程問題，提升產(chǎn)品性能，減少物理樣機(jī)從而驅(qū)動(dòng)企業(yè)創(chuàng)新。
直播簡介
SIMULIA橡膠襯套聯(lián)合仿真解決方案
橡膠襯套具有良好的彈性，能承受大應(yīng)變而不發(fā)生永久性變形和斷裂
為了滿足車輛減振降噪的需求，汽車懸架系統(tǒng)大量采用橡膠襯套產(chǎn)品
懸架系統(tǒng)的精確設(shè)計(jì)需要匹配橡膠襯套的各項(xiàng)性能指標(biāo)參數(shù)
達(dá)索SIMULIA POP是橡膠襯套產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中最有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析以及優(yōu)化的工具
產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期可利用Tosca快速找到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案
產(chǎn)品驗(yàn)證階段可利用Abaqus、fe-safe驗(yàn)證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)合理性，如各向剛度以及疲勞壽命
產(chǎn)品優(yōu)化階段可利用Abaqus + Tosca + fe-safe + Isight對(duì)產(chǎn)品各向性能指標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化，使產(chǎn)品性能達(dá)到最優(yōu)
橡膠襯套是一種具有良好彈性的工程材料，能承受大應(yīng)變而不會(huì)發(fā)生永久性的變形和斷裂。交通運(yùn)輸行業(yè)中，懸架系統(tǒng)大量采用橡膠襯套等柔性連接來滿足車輛減振降噪的需求，但懸架的精確設(shè)計(jì)需要匹配橡膠襯套的各項(xiàng)性能參數(shù)。
展開 基于ABAQUS超彈性材料橡膠襯套的剛度計(jì)算 附基于Abaqus的橡膠和粘彈性建模下載
整個(gè)加載過程相當(dāng)?shù)木徛?，故可?em>橡膠襯套的靜剛度仿真過程定義為靜態(tài)加載過程，可以選擇ABAQUS/Standard求解器的默認(rèn)分析設(shè)置，對(duì)于橡膠大變形的仿真，需要打開幾何非線性開關(guān)。根據(jù)輸出需要設(shè)置相應(yīng)的場輸出與歷程輸出：場輸出一般默認(rèn)即可，但是歷程輸出需要更改為相應(yīng)的位移與作用力的輸出，具體可參考下圖設(shè)置。
圖4、分析步與輸出的設(shè)置
五、相互作用與加載
在建模初期，我們省略了橡膠襯套中的金屬結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)?em>金屬的應(yīng)力應(yīng)變表現(xiàn)不在我們仿真范圍內(nèi)，但是其起到的結(jié)構(gòu)功能還是需要通過其他方式體現(xiàn)出來。對(duì)于橡膠襯套的金屬外管主要是其固定作用，我們只需要放到加載分析步通過設(shè)置邊界條件來實(shí)現(xiàn)，對(duì)于金屬內(nèi)芯，則需要通過點(diǎn)面耦合的方式實(shí)現(xiàn)。對(duì)可能發(fā)生接觸的面設(shè)置適當(dāng)?shù)慕佑|屬性。模擬實(shí)驗(yàn)室測試要求對(duì)模型施加載荷。具體設(shè)置可參考圖5。
六、網(wǎng)格
ABAQUS軟件提供了多種繪制網(wǎng)格的方法，可以通過設(shè)定適當(dāng)?shù)姆N子數(shù)，選擇合適的網(wǎng)格生成算法即可生成網(wǎng)格，本實(shí)例較為簡單，直接采用默認(rèn)設(shè)置方法生成網(wǎng)格，并賦予C3D8H的網(wǎng)格屬性。具體設(shè)置可參考圖5。
七、作業(yè)提交于監(jiān)控
在作業(yè)模塊根據(jù)計(jì)算電腦的配置設(shè)置求解器性能參數(shù)，提交作業(yè)任務(wù)。求解器開始計(jì)算后可以通過監(jiān)控指令參看計(jì)算過程及計(jì)算過程中的錯(cuò)誤問題。在監(jiān)控器窗口常會(huì)有求解警告提示，這個(gè)不用過于擔(dān)心，對(duì)于一般的求解警告ABAQUS可以自行修改計(jì)算參數(shù)進(jìn)行修正。待求解完成后，點(diǎn)擊結(jié)果按鈕便直接跳轉(zhuǎn)至可視化模塊查看計(jì)算結(jié)果。
展開 
設(shè)計(jì)仿真 | 橡膠-金屬粘合部件的FEA解決方案
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解決方案
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橡膠-金屬襯套專門采用非線性FEA預(yù)測徑向、扭轉(zhuǎn)和錐形行為。然后，F(xiàn)errabyrne可以自信地向客戶提供多種材料組合，根據(jù)應(yīng)用的強(qiáng)度、重量、物理尺寸和成本限制，封裝優(yōu)化的選擇。模擬在預(yù)測襯套的預(yù)期壽命以及延長服務(wù)間隔以減少服務(wù)數(shù)量從而降低運(yùn)營成本的能力方面也發(fā)揮著重要作用。
Ferrabyrne在兩年前首次引入了海克斯康的非線性FEA求解器Marc，隨后設(shè)計(jì)過程就有了重大改進(jìn)。
ABAQUS橡膠襯套靜態(tài)特性計(jì)算測試相關(guān)性分析
為保持測試數(shù)據(jù)的可靠性與一致性，在橡膠襯套樣件制作與測試過程中進(jìn)行如下定義：
1、為了避免橡膠配方不同導(dǎo)致的性能差異，零件制作時(shí)均使用天然橡膠N50；
2、為保證分析模型與實(shí)際樣件幾何參數(shù)一致，不對(duì)零件進(jìn)行縮徑處理，且在無預(yù)載狀態(tài)下進(jìn)行剛度測試；
3、定義測試載荷范圍， X 向加載力的范圍為-1000N 至1000N，Y 向加載力的范圍為-500N 至500N，Z 向加載力的范圍為-3500N 至3500N；
4、為降低橡膠材料粘彈性對(duì)橡膠靜態(tài)性能測試的影響，定義加載控制為速度控制，速度為0.15mm/s；
5、因主要關(guān)注襯套線性靜態(tài)性能，定義零件線性剛度取值范圍為在自由狀態(tài)下-150N -150N；
6、基于統(tǒng)計(jì)原則，每個(gè)襯套結(jié)構(gòu)均采集了三個(gè)樣本的測試數(shù)據(jù)。
3 襯套靜態(tài)性能計(jì)算
考慮到ABAQUS 軟件擁有豐富的材料本構(gòu)模型，較強(qiáng)的非線性分析能力，以及強(qiáng)大的接觸算法，因此選擇ABAQUS 作為橡膠襯套靜態(tài)性能計(jì)算工具。橡膠材料的超彈性本構(gòu)模型選用Mooney-Rivlin 模型。對(duì)于天然橡膠N50，其參數(shù)為C10=0.2897，C01=0.0599。由于橡膠是一種近似不可壓縮材料，在隱式解法中橡膠單元類型通常選用C3D8RH 和C3D8H，而C3D8H 有更佳變形能力，適合于計(jì)算大變形或接觸分析。這里網(wǎng)格類型采用C3D8RH（一階六面體減縮雜交單元）。襯套線性靜剛度是由主簧結(jié)構(gòu)和橡膠類型決定的，因此在建模過程中僅對(duì)襯套主簧進(jìn)行網(wǎng)格劃分。考慮到襯套內(nèi)外管均為金屬結(jié)構(gòu)，如鋁合金、20#鋼等，剛度遠(yuǎn)高于橡膠主簧，因此在建模過程中均剛性處理。內(nèi)管與橡膠主簧硫化結(jié)合處，用剛性單元將襯套彈性中心與之關(guān)聯(lián)，作為激勵(lì)加載端。外管與橡膠主簧硫化結(jié)合處，建立6自由度的約束。
展開 汽車懸架橡膠襯套靜剛度設(shè)計(jì)方法
按照第1節(jié)的方法對(duì)圖5a所示模型進(jìn)行有限元分析，仿真計(jì)算其三向靜剛度，有限元模型如圖5b 所示。仿真分析結(jié)果與優(yōu)化計(jì)算結(jié)果如表3 所示。
從表3 可見，設(shè)計(jì)出來的模型符合三向靜剛度的要求范圍，有限元的仿真結(jié)果與利用剛度疊加的計(jì)算結(jié)果有2% 左右的誤差，主要是由于某些地方做了倒圓角處理所致的。兩者計(jì)算結(jié)果的一致，證明了剛度線性疊加的正確性。
3 結(jié)論
利用剛度疊加法的思想、非線性有限元分析和優(yōu)化理論對(duì)某個(gè)懸架襯套3 個(gè)方向靜剛度進(jìn)行設(shè)計(jì)。從優(yōu)化結(jié)果和有限元分析結(jié)果的對(duì)比可知，文中論述的方法是正確的，在實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中可通過該方法來設(shè)計(jì)相似的產(chǎn)品，可減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的周期，對(duì)指導(dǎo)設(shè)計(jì)生產(chǎn)具有重要的意義。
展開 ANSA-Abaqus實(shí)例分享－基于Test Data的橡膠襯套超彈性分析
實(shí)例
1、根據(jù)幾何數(shù)據(jù)建立襯套的有限元模型，橡膠與襯管之間用共節(jié)點(diǎn)連接：
2、建立橡膠與內(nèi)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(nèi)套管中心點(diǎn)施加X向的強(qiáng)制位移：
4、建立Static分析步進(jìn)行靜力分析：
5、分析結(jié)果如下：
X向加載
本文部分內(nèi)容參考：Abaqus官方幫助文檔
文章來源：汽車研發(fā)中心
告別簡化載荷塊：通用汽車如何用真實(shí)全路譜，實(shí)現(xiàn)橡膠襯套壽命的精準(zhǔn)預(yù)測？
在汽車底盤橡膠襯套的耐久性開發(fā)中，工程師長期面臨一個(gè)核心矛盾：
臺(tái)架試驗(yàn)或仿真分析中使用的簡化載荷塊（Block Cycle），能否真正復(fù)現(xiàn)車輛在復(fù)雜路況下承受的真實(shí)多軸載荷？
傳統(tǒng)的簡化方法依賴經(jīng)驗(yàn)判斷，不僅可能遺漏關(guān)鍵損傷載荷段，更無法精確復(fù)現(xiàn)真實(shí)的失效模式，尤其是考慮到橡膠材料的非線性力學(xué)性能和非線性損傷累積特性，采用基于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)方法得到的簡化路譜載荷預(yù)測橡膠襯套的疲勞壽命，可能和實(shí)測結(jié)果有巨大差異。隨著計(jì)算能力的提升，直接采用全時(shí)程、多通道的真實(shí)路譜數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，已成為可能且必要的前沿方向。
SLA 型襯套在 FY 載荷最大（頂部）與最?。ǖ撞浚┕r下的最大主應(yīng)變（NE – P1）云圖。直接仿真結(jié)果（左）與通過 Endurica EIE 插值所得結(jié)果（右）高度吻合。
基于全細(xì)節(jié)路譜的汽車底盤橡膠部件耐久性仿真工作流，其可行性與巨大價(jià)值已獲得工業(yè)級(jí)驗(yàn)證。Endurica 與通用汽車（GM）、Tenneco 的工程師在SAE International Journal上聯(lián)合發(fā)表的成果，系統(tǒng)展示了這一先進(jìn)方法的可靠性。
乘坐舒適型襯套在 FY 載荷最大（頂部）與最?。ǖ撞浚┕r下的最大主應(yīng)變（NE – P1）云圖。直接仿真結(jié)果（左）與通過 Endurica EIE 插值所得結(jié)果（右）高度吻合。
研究核心：
當(dāng)路譜數(shù)據(jù)不再“被簡化”
01
PART
本研究聚焦于兩款填充天然橡膠副車架襯套。研究人員沒有將其承受的載荷簡化為幾個(gè)代表性的循環(huán)，而是直接采用了在11種不同典型駕駛工況下（如不同路面、操控動(dòng)作），通過六分力傳感器在原型車上實(shí)測得到的多通道（X, Y, Z方向力與力矩）全時(shí)程路譜數(shù)據(jù)。
展開 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
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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)。
模型分享002——橡膠軟膜金屬板材微成型 ￥6.6
仿真文件說明：
橡膠軟膜金屬板材微成型仿真一共有12組，具體參數(shù)如圖2所示，使用橡膠材料（M-R本構(gòu)）作為軟膜，可以實(shí)現(xiàn)板材的高質(zhì)量低損傷微結(jié)構(gòu)成型。
背景介紹：
金屬板材的成型性能是指板材對(duì)沖壓成型工藝的適應(yīng) 能力。板材成型性能的好壞會(huì)直接影響到?jīng)_壓工藝過程、生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本。板料的沖壓成型性能好，對(duì)沖壓成型方法的適應(yīng)性就強(qiáng)，就可以采用簡便工藝，高生產(chǎn)率設(shè)備，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)低成本的沖壓零件。
沖壓成型是指靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和 型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所 需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的加工成型方法。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。全世界 的鋼材中，有60%～70%是板材，其中大部分經(jīng)過沖壓 制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活 器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。
對(duì)沖壓成型件來說，不產(chǎn)生破裂是基本前提，同時(shí)對(duì)它的表面質(zhì)量和形狀尺寸精度也有一定要求，故板料沖壓成型性應(yīng)包括:抗破裂性、貼模性和形狀凍結(jié)性能等幾個(gè)方面。所謂沖壓成型就是板材可成型能力的總稱，或者叫做廣義的沖壓成型性能。廣義成型性能中的抗破裂性能，可視為狹義的沖壓成型性能。板料在成型過程中，一方面是由于起皺、塌陷和鼓包等缺陷而不能與模具完全貼合;另一方面因?yàn)榛貜棧斐闪慵撃：筝^大的形狀和尺寸誤差。通常將板材沖壓成型中取得與模具形狀一致的能力，稱為貼模性;而把零件脫模后保持其既得形狀和尺寸的能力，稱為形狀凍結(jié)性。通常把材料開始出現(xiàn)破裂時(shí)的極限變形程度作為板料沖壓成型性能的判定尺度。目前對(duì)抗破裂性的研究已取得了不少成果。
展開 
橡膠尼龍金屬混合密封特性分析
橡膠尼龍金屬混合密封特性分析
橡膠疲勞≠金屬疲勞 第1部分：平均應(yīng)變效應(yīng)
2.在介觀尺度上
橡膠通常是一種含有填料（如炭黑、二氧化硅或粘土）以及其它化學(xué)成分的復(fù)合材料。而金屬的介觀尺度通常用晶粒邊界和夾雜物或空隙來描述。橡膠表現(xiàn)出許多在金屬中看不到的“特殊效應(yīng)”，例如：速率和溫度依賴性、老化特性、循環(huán)軟化特性?；谶@些因素，橡膠的分析方法與金屬的分析方法有很大不同，這并不奇怪。
橡膠的疲勞性能與平均應(yīng)變的關(guān)系更為復(fù)雜。對(duì)于無定形（即非結(jié)晶）橡膠，與金屬材料一樣，增加平均應(yīng)變會(huì)降低疲勞壽命。但是，對(duì)于表現(xiàn)出應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶的橡膠，平均應(yīng)變的存在可能會(huì)大大增加疲勞壽命，如圖3所示。因此，橡膠的疲勞仿真必須考慮材料的應(yīng)變結(jié)晶效應(yīng)。
圖3. 在恒定振幅下進(jìn)行的簡單拉伸疲勞試驗(yàn)表明，增加載荷均值后，有應(yīng)變結(jié)晶的天然橡膠（NR）的壽命顯著增加，而無定形的丁苯橡膠（SBR）的壽命減少[2]。
在Endurica疲勞仿真分析軟件中，基于橡膠材料的斷裂力學(xué)行為，通過定義等效全松弛撕裂能Teq來描述材料的平均應(yīng)變效應(yīng)。當(dāng)全松弛載荷對(duì)應(yīng)的撕裂能產(chǎn)生與非松弛條件下撕裂能相同的裂紋擴(kuò)展速率時(shí)，則稱此時(shí)的全松弛撕裂能為等效撕裂能。
對(duì)于無定形橡膠，等效的全松弛撕裂能Teq等于撕裂能幅值ΔT，ΔT=Tmax-Tmin，也可以用R=Tmin/Tmax來描述平均應(yīng)變效應(yīng)。將該規(guī)則代入到冪律裂紋擴(kuò)展速率函數(shù)中，即可得到眾所周知的Paris模型，由該模型可以預(yù)測出，當(dāng)平均應(yīng)變增加時(shí)，材料的裂紋擴(kuò)展速率會(huì)加快。
對(duì)于應(yīng)變結(jié)晶橡膠，可以使用Mars-Fatemi模型來定義等效全松弛撕裂能。在這種情況下，等效全松弛撕裂能取決于函數(shù)F(R)，該函數(shù)通過定義裂紋擴(kuò)展速率模型的冪律斜率，來描述應(yīng)變結(jié)晶效應(yīng)對(duì)材料疲勞的影響。無定形橡膠和結(jié)晶橡膠的關(guān)系總結(jié)在表1中[3，4]。
表1.
展開 科學(xué)家研發(fā)全新混合纖維 結(jié)合了金屬的強(qiáng)度和橡膠的彈性
金屬纖維很堅(jiān)固，但其彈性不夠好。橡膠纖維有彈性，但它們通常不是很結(jié)實(shí)。然而現(xiàn)在科學(xué)家們已將這兩種材料的賣點(diǎn)合并為一種混合纖維。這種纖維可用于軟體機(jī)器人、包裝材料或高科技紡織品等領(lǐng)域。
這種新型纖維由北卡羅來納州立大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)，具有鎵金屬芯 - 換言之，是一種由苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)彈性聚合物護(hù)套包圍的金屬絲。當(dāng)受到機(jī)械應(yīng)力時(shí)，纖維最初具有芯的強(qiáng)度。一旦金屬芯斷裂，該聚合物仍然存在拉伸，防止纖維整體斷裂。
“每次金屬芯斷裂都會(huì)耗散能量，使纖維在伸長時(shí)繼續(xù)吸收能量，”首席科學(xué)家Michael Dickey教授表示。“在拉伸時(shí)，它可以伸展到原來的長度的七倍，而不會(huì)在兩次拉伸之前卡住，而在整個(gè)過程中會(huì)導(dǎo)致許多額外的斷裂?！?作為額外的好處，在它破裂之前，金屬芯能夠承載電流。當(dāng)斷裂已經(jīng)發(fā)生后，鎵可以熔化，形成一個(gè)連續(xù)完整的核心。而該聚合物確實(shí)具有比鎵更高的熔點(diǎn)。
“橡膠可以拉伸很遠(yuǎn)，但拉伸這種纖維不需要太大的力，”Dickey表示?！?em>金屬線需要很大的力才能拉伸，但它不會(huì)帶來太大的壓力 - 它會(huì)在你將它伸展到很遠(yuǎn)之前斷裂。我們的纖維能把兩者的優(yōu)勢發(fā)揮到最大?！?科學(xué)家們現(xiàn)在計(jì)劃用其他材料進(jìn)行試驗(yàn)。他們最近在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于這項(xiàng)研究的論文。
全文鏈接：
http://advances.sciencemag.org/content/5/2/eaat4600
來源：cnBeta.com
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(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(duì)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
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