橡膠超彈體
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-11-22
橡膠超彈體的視頻教程
Comsol超彈體背景磁場(chǎng)變形耦合仿真
1. 模型建模設(shè)置 2. 背景磁場(chǎng)、永磁磁性顆粒設(shè)置 3. 磁場(chǎng)無(wú)電流、固體力學(xué)物理場(chǎng)設(shè)置 4. 變形幾何和動(dòng)網(wǎng)格磁力耦合方法及比較 5. 不同磁場(chǎng)強(qiáng)度變形大小仿真 6. 后處理背景磁場(chǎng)、位移的提取及分析
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Hypermesh聯(lián)合LS-DYNA模擬超高速彈體對(duì)圓柱狀巖石侵徹動(dòng)態(tài)破壞形態(tài)
本案例采用顯示動(dòng)力分析有限元分析軟件 LS-DYNA，選取合適的網(wǎng)格尺寸和模型參數(shù)，建立彈體和花崗巖靶體的計(jì)算模型，采用 Lagrange 算法、花崗巖采用HJC模型，經(jīng)過(guò)不斷調(diào)試參數(shù)，獲得比較接近實(shí)驗(yàn)的一組參數(shù)用于模擬，模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)照如下
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ABAQUS-超彈性橡膠襯套壓縮模擬
本案例基于ABAQUS/Standard模擬了超彈性橡膠襯墊的壓縮過(guò)程，橡膠材料使用Mooney-Rivlin模型，輸入相應(yīng)系數(shù)，鋼板施加位移載荷，橡膠采用C3D8H單元，第一個(gè)分析步施加1mm位移載荷，建立接觸，第二步施加500mm，輸出橡膠的應(yīng)力應(yīng)變情況，及力位移曲線，應(yīng)力應(yīng)變曲線。
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橡膠超彈體的實(shí)例教程
超彈體仿真材料處理與本構(gòu)擬合
1、橡膠超彈體材料處理
分析橡膠類仿真計(jì)算一般需要選擇超彈體材料模型，超彈體材料模型假設(shè)材料是各向同性的、等溫和彈性的，完全或接近不可壓縮，是真實(shí)橡膠行為的理想化。
對(duì)于橡膠超彈體進(jìn)行模擬仿真應(yīng)該首要進(jìn)行材料曲線的擬合工作，主流CAE仿真軟件都提供了曲線擬合工具，可以幫助把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成各種超彈模型能使用的應(yīng)變能量密度函數(shù)系數(shù)。對(duì)于超彈體的試驗(yàn)數(shù)據(jù)種類可以選擇圖1中所示的多種或者至少一種，一般認(rèn)為能夠提供的數(shù)據(jù)種類越多，擬合的曲線越能表現(xiàn)真實(shí)橡膠特性，但對(duì)于以壓縮為主的仿真計(jì)算項(xiàng)目，建議試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)該包括單軸壓縮或等雙軸拉伸。
圖1
應(yīng)該注意的是用于擬合曲線的測(cè)試的數(shù)據(jù)（除體積測(cè)試數(shù)據(jù)）需要工程應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)，體積測(cè)試數(shù)據(jù)需要真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)。這與金屬非線性計(jì)算中塑性曲線擬合中收集數(shù)據(jù)方式不同，一般金屬塑性曲線需要工程應(yīng)力-應(yīng)變轉(zhuǎn)換為真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變。對(duì)于試驗(yàn)數(shù)據(jù)需要調(diào)整滯回和應(yīng)力軟化行為，采用穩(wěn)定的曲線（應(yīng)該偏移至零應(yīng)力和零應(yīng)變）用來(lái)進(jìn)行曲線擬合，如圖2所示。
圖2
2、橡膠超彈體材料本構(gòu)擬合
超彈體材料本構(gòu)模型很多，如圖3所示。
圖3
同時(shí)同種本構(gòu)模型又有不同的項(xiàng)數(shù)，例如常用的Mooney Rivlin 模型就有分為N=2，3，5和9項(xiàng)模型，可看作是多項(xiàng)式形式的特殊情形。
2項(xiàng)Mooney Rivlin模型相當(dāng)于N=1的多項(xiàng)式形式，是最常用的模式之一。
3項(xiàng)Mooney Rivlin模型與N=2且 的多項(xiàng)式形式類似。
5項(xiàng)Mooney Rivlin模型相當(dāng)于N=2多項(xiàng)式形式。
展開(kāi) 本仿真中氣球的幾何模型來(lái)自于simwe論壇
橡膠材料的仿真分析通常都是選擇超彈性本構(gòu)模型，將材料特征假設(shè)為各方向同性、等溫和彈性，在壓縮載荷作用時(shí)完全或近似于不可壓縮狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)材料的理想化。對(duì)于橡膠超彈體進(jìn)行模擬仿真應(yīng)該首要進(jìn)行材料曲線的擬合工作，把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成各種超彈模型能使用的應(yīng)變能量密度函數(shù)系數(shù)，一般來(lái)說(shuō)數(shù)據(jù)種類越多擬合出的曲線越能體現(xiàn)材料的真實(shí)屬性。
橡膠類材料仿真中，常用的本構(gòu)模型有Polynomial、Mooney-Rivlin、Ogden和Neo-Hookean幾種，其中 Mooney-Rivlin模型受到廣泛的應(yīng)用，模型還分為N=2，3，5和9項(xiàng)，此時(shí)可看作是多項(xiàng)式形式的特殊情形。
2項(xiàng)Mooney Rivlin模型相當(dāng)于N=1的多項(xiàng)式形式，是最常用的模式之一。
3項(xiàng)Mooney Rivlin模型與N=2且 C20=C02=0 的多項(xiàng)式形式類似。
5項(xiàng)Mooney Rivlin模型相當(dāng)于N=2多項(xiàng)式形式。
9項(xiàng)Mooney Rivlin模型相當(dāng)于N=3的多項(xiàng)式形式。
所有的Mooney-Rivlin模型，初始體積模量和初始剪切模量是：
以上四種本構(gòu)模型所具有的應(yīng)用場(chǎng)景和特點(diǎn)基本可以概括為：
在對(duì)以上四種本構(gòu)模型進(jìn)行比較后，采用Polynomial多項(xiàng)式本構(gòu)方程對(duì)橡膠材料的氣球進(jìn)行了定義，既可以很好的模擬300%以上應(yīng)變情況，又可以加快仿真計(jì)算速度，制作了一個(gè)吹氣球的仿真。
操作流程如圖所示：
計(jì)算后，氣球在壓強(qiáng)的作用下逐漸變大。
通過(guò)添加微信或者QQ可獲得操作視頻
WeChat & QQ：1489785835
仿真軟件ABAQUS 6.14-1
附件
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展開(kāi) 超彈性材料如橡膠等在工業(yè)、建筑和國(guó)防中隔震、絕緣等方面具有廣泛應(yīng)用，如汽車懸置、艦船、航天器隔振器等。
橡膠材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為是彈性的，它們能承受100%的大變形而不產(chǎn)生塑性變形和斷裂，但是具有高度的非線性，在大變形時(shí)應(yīng)力陡然上升。這種材料行為稱為超彈性（hyperelasticity）。
橡膠本構(gòu)關(guān)系非常復(fù)雜。在大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，人們建立起來(lái)很多理論模型來(lái)描述橡膠的力學(xué)特征。Abaqus有限元軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優(yōu)勢(shì)，為用戶提供了多種橡膠材料的本構(gòu)模型，用戶可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和材料的力學(xué)行為特征做出選擇。通過(guò)擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定所選本構(gòu)方程中的系數(shù)，這些過(guò)程在程序中可自動(dòng)完成。
由于超彈性體的特殊性質(zhì)，基于楊氏模量和泊松比所建立的本構(gòu)模型不再滿足對(duì)大變形行為的描述，我們用應(yīng)變勢(shì)能（strain energy/potential）來(lái)表達(dá)超彈性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
展開(kāi) 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(gè)工程領(lǐng)域的減振制品中。對(duì)于一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(yàn)算法在設(shè)計(jì)初期來(lái)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(jì)算結(jié)果往往與試驗(yàn)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(jì)的，其具有一定的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
為減小誤差或?qū)崿F(xiàn)零誤差的前期預(yù)測(cè)，我們引入了有限元仿真分析技術(shù)，其可以通過(guò)控制模型參數(shù)與網(wǎng)格質(zhì)量實(shí)現(xiàn)較小誤差的預(yù)測(cè)計(jì)算。其價(jià)值也在各個(gè)行業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)中得到了很好的驗(yàn)證。本文基于減振襯套簡(jiǎn)單講訴一下基于ABAQUS軟件的橡膠制品靜剛度仿真分析過(guò)程。
仿真分析過(guò)程可分為三個(gè)大過(guò)程：前處理、求解計(jì)算和后處理。本文基于ABAQUS軟件設(shè)定的分析步驟，不再重點(diǎn)區(qū)分分析的三個(gè)過(guò)程，將操作過(guò)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(jì)算結(jié)果的可視化處理九個(gè)模塊，下面講訴橡膠襯套靜剛度仿真分析過(guò)程。
一、部件
由于本文主旨是為介紹橡膠剛度仿真的過(guò)程，所以選用了結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的橡膠襯套為例，直接借助ABAQUS軟件的部件模塊常見(jiàn)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(shí)驗(yàn)值或真實(shí)值，除了需要一個(gè)適合的仿真求解器和一個(gè)高質(zhì)量的網(wǎng)格文件，更需要選擇一個(gè)合適的橡膠本構(gòu)模型，在ABAQUS軟件中內(nèi)置了許多相對(duì)成熟的橡膠本構(gòu)模型（如圖2所示），我們可以通過(guò)指定相關(guān)的系數(shù)來(lái)實(shí)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(yàn)數(shù)據(jù)，交由ABAQUS軟件進(jìn)行擬合，得出相對(duì)精準(zhǔn)的參數(shù)。
展開(kāi) 合成橡膠是指用化學(xué)方法合成的人造橡膠，具有優(yōu)良的彈性，被廣泛應(yīng)用于車輛、家用電器、醫(yī)用產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域。根據(jù)使用特性，合成橡膠可分為通用合成橡膠和特種合成橡膠。其中，通用合成橡膠是指可以部分或全部代替天然橡膠使用的膠種，如丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠等，主要用于輪胎制品和一般工業(yè)橡膠制品。
目前，合成橡膠的主要生產(chǎn)國(guó)是美國(guó)、中國(guó)、日本、俄羅斯、德國(guó)。隨著全球經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)，新興經(jīng)濟(jì)體國(guó)家汽車工業(yè)的不斷發(fā)展推動(dòng)了橡膠消費(fèi)的需求。中國(guó)、日本和美國(guó)繼續(xù)保持著全球橡膠消費(fèi)引領(lǐng)國(guó)地位。
據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2017年中國(guó)合成橡膠累計(jì)產(chǎn)量為578.7萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)4%。2018年1-2月全國(guó)合成橡膠產(chǎn)量累計(jì)為104.5萬(wàn)噸，累計(jì)同比增速2.5%。
2017-2018年1-2月全國(guó)合成橡膠產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表
合成橡膠是指用化學(xué)方法合成的人造橡膠，具有優(yōu)良的彈性，被廣泛應(yīng)用于車輛、家用電器、醫(yī)用產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域。根據(jù)使用特性，合成橡膠可分為通用合成橡膠和特種合成橡膠。其中，通用合成橡膠是指可以部分或全部代替天然橡膠使用的膠種，如丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠等，主要用于輪胎制品和一般工業(yè)橡膠制品。
目前，合成橡膠的主要生產(chǎn)國(guó)是美國(guó)、中國(guó)、日本、俄羅斯、德國(guó)。隨著全球經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)，新興經(jīng)濟(jì)體國(guó)家汽車工業(yè)的不斷發(fā)展推動(dòng)了橡膠消費(fèi)的需求。中國(guó)、日本和美國(guó)繼續(xù)保持著全球橡膠消費(fèi)引領(lǐng)國(guó)地位。
據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2017年中國(guó)合成橡膠累計(jì)產(chǎn)量為578.7萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)4%。2018年1-2月全國(guó)合成橡膠產(chǎn)量累計(jì)為104.5萬(wàn)噸，累計(jì)同比增速2.5%。
2017-2018年1-2月全國(guó)合成橡膠產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表
資料來(lái)源：前瞻數(shù)據(jù)庫(kù)整理
我國(guó)合成橡膠產(chǎn)量不斷增大的同時(shí)，合成橡膠的需求量也保持了較快增長(zhǎng)。
展開(kāi) 
橡膠超彈體的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
橡膠超彈體的最新內(nèi)容
在橡膠產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與仿真中，仿真結(jié)果的可靠性，首先取決于輸入的材料模型是否準(zhǔn)確。一個(gè)僅基于單軸拉伸數(shù)據(jù)構(gòu)建的模型，可能嚴(yán)重偏離材料在多軸真實(shí)受力下的行為，導(dǎo)致剛度、壽命等性能預(yù)測(cè)錯(cuò)誤或設(shè)計(jì)過(guò)度保守。
我們提供的系統(tǒng)化測(cè)試服務(wù)，旨在通過(guò)一系列標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，完整刻畫(huà)橡膠材料在各種變形模式下的力學(xué)響應(yīng)，為您構(gòu)建高保真度的仿真模型提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
全面的超彈本構(gòu)關(guān)系
Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析6個(gè)月前
11月11日，Ansys官方『Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析』研討會(huì)為您展開(kāi)介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，還將簡(jiǎn)要介紹Ansys最新收購(gòu)的聚合物材料建模工具PolymerFEM，感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時(shí)間：11月11日（星期二），16：00-17：00
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)主要介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，聚焦于超彈性本構(gòu)的選取
原文摘要：
本文采用分子動(dòng)力學(xué)（MD）法測(cè)定了粒子增強(qiáng)乙烯丙烯二烯單體（EPDM）/乙烯四氟乙烯（ETFE）共聚物材料的力學(xué)性能，并將該共聚物材料用于聲學(xué)超材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其次，基于離散點(diǎn)匹配方法，對(duì)材料的聲傳輸損耗特性進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并通過(guò)多物理場(chǎng)耦合有限元模型驗(yàn)證了該理論的準(zhǔn)確性和有效性。最后，研究了影響材料結(jié)構(gòu)的7個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，并分析了它們的影響規(guī)律和機(jī)理。結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)
如果不考慮損傷等效應(yīng)，橡膠材料是彈性的（卸載后沒(méi)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(shí)，第10.7節(jié)“
Example: axisymmetric mount
”給出了一個(gè)橡膠材料模型的實(shí)例
先上效果：
引言：
目前Abaqus支持的橡膠材料本構(gòu)模型包含以下幾種：
Arruda-Boyce模型
Marlow模型
Mooney-Rivlin模型
Neo Hooke模型
Ogden模型
Polynomial模型
密封圈是一種常用的密封元器件，具有制造簡(jiǎn)單、使用方便、成本低廉等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油化工、機(jī)械和宇航領(lǐng)域。由于橡膠材料具有超彈性能，當(dāng)受到較大外載時(shí)，表現(xiàn)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(qiáng)大的工程模擬的有限元軟件，其解決問(wèn)題的范圍從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問(wèn)題。ABAQUS
如果不考慮損傷等效應(yīng)，橡膠材料是彈性的（卸載后沒(méi)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(shí)，第10.7節(jié)“
Example: axisymmetric mount
”給出了一個(gè)橡膠材料模型的實(shí)例
關(guān)鍵詞：Mullins效應(yīng) 永久變形 應(yīng)變循環(huán)
材料損傷 能量耗散 材料校準(zhǔn)
1. 問(wèn)題描述及材料校準(zhǔn)
實(shí)心圓盤的外徑3in，內(nèi)徑1.75in，厚度0.7in。使用對(duì)稱模型生成功能建立三維模型，單元類型為一階縮減積分四面體單元(C3D8R)，同時(shí)使用增強(qiáng)沙漏控制選項(xiàng)。材料屬性包括Mullins效應(yīng)、永久變形(用金屬塑性材料模型模擬
超彈性材料如橡膠等在醫(yī)療器材、工業(yè)、建筑和國(guó)防中隔震、絕緣等方面具有廣泛應(yīng)用。
橡膠材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為是彈性的，它們能承受100%的大變形而不產(chǎn)生塑性變形和斷裂，但是具有高度的非線性，在大變形時(shí)應(yīng)力陡然上升。這種材料行為稱為超彈性（hyperelasticity）。
橡膠本構(gòu)關(guān)系非常復(fù)雜。在大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，人們建立起來(lái)很多理論模型來(lái)描述橡膠的力學(xué)特征
超彈性材料如橡膠等在工業(yè)、建筑和國(guó)防中隔震、絕緣等方面具有廣泛應(yīng)用，如汽車懸置、艦船、航天器隔振器等。
橡膠材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為是彈性的，它們能承受100%的大變形而不產(chǎn)生塑性變形和斷裂，但是具有高度的非線性
