橡膠超彈體的案例
計算方法 | 淺析橡膠超彈體與粘彈性仿真(超彈篇)
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，是真實橡膠行為的理想化。
對于橡膠超彈體進(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，可以幫助把實驗數(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)。對于超彈體的試驗數(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)真實橡膠特性，但對于以壓縮為主的仿真計算項目，建議試驗數(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試的數(shù)據(jù)（除體積測試數(shù)據(jù)）需要工程應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)，體積測試數(shù)據(jù)需要真實應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)。這與金屬非線性計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)換為真實應(yīng)力-應(yīng)變。對于試驗數(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
同時同種本構(gòu)模型又有不同的項數(shù)，例如常用的Mooney Rivlin 模型就有分為N=2，3，5和9項模型，可看作是多項式形式的特殊情形。
2項Mooney Rivlin模型相當(dāng)于N=1的多項式形式，是最常用的模式之一。
3項Mooney Rivlin模型與N=2且 的多項式形式類似。
5項Mooney Rivlin模型相當(dāng)于N=2多項式形式。
展開 模型分享010——吹氣球
本仿真中氣球的幾何模型來自于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，在壓縮載荷作用時完全或近似于不可壓縮狀態(tài)，從而實現(xiàn)材料的理想化。對于橡膠超彈體進(jìn)行模擬仿真應(yīng)該首要進(jìn)行材料曲線的擬合工作，把實驗數(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)，一般來說數(shù)據(jù)種類越多擬合出的曲線越能體現(xiàn)材料的真實屬性。
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，此時可看作是多項式形式的特殊情形。
2項Mooney Rivlin模型相當(dāng)于N=1的多項式形式，是最常用的模式之一。
3項Mooney Rivlin模型與N=2且 C20=C02=0 的多項式形式類似。
5項Mooney Rivlin模型相當(dāng)于N=2多項式形式。
9項Mooney Rivlin模型相當(dāng)于N=3的多項式形式。
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)用場景和特點基本可以概括為：
在對以上四種本構(gòu)模型進(jìn)行比較后，采用Polynomial多項式本構(gòu)方程對橡膠材料的氣球進(jìn)行了定義，既可以很好的模擬300%以上應(yīng)變情況，又可以加快仿真計算速度，制作了一個吹氣球的仿真。
操作流程如圖所示：
計算后，氣球在壓強(qiáng)的作用下逐漸變大。
通過添加微信或者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 怎樣在Abaqus中定義橡膠等超彈性材料？橡膠產(chǎn)品仿真分析怎么做？
超彈性材料如橡膠等在工業(yè)、建筑和國防中隔震、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。在大量的實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，人們建立起來很多理論模型來描述橡膠的力學(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，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)實驗數(shù)據(jù)和材料的力學(xué)行為特征做出選擇。通過擬合實驗數(shù)據(jù)，確定所選本構(gòu)方程中的系數(shù)，這些過程在程序中可自動完成。
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)模型不再滿足對大變形行為的描述，我們用應(yīng)變勢能（strain energy/potential）來表達(dá)超彈性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
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(yīng)用于各個工程領(lǐng)域的減振制品中。對于一些結(jié)構(gòu)簡單的橡膠制品，我們可以基于一些理論推導(dǎo)或工程經(jīng)驗算法在設(shè)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(jié)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(yè)應(yīng)用價值。
為減小誤差或?qū)崿F(xiàn)零誤差的前期預(yù)測，我們引入了有限元仿真分析技術(shù)，其可以通過控制模型參數(shù)與網(wǎng)格質(zhì)量實現(xiàn)較小誤差的預(yù)測計算。其價值也在各個行業(yè)實際的生產(chǎn)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(shè)定的分析步驟，不再重點區(qū)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(shè)置、相互作用、網(wǎng)格、加載、作業(yè)提交與監(jiān)管以及計算結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)圖
二、屬性
為了使仿真結(jié)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(zhì)量的網(wǎng)格文件，更需要選擇一個合適的橡膠本構(gòu)模型，在ABAQUS軟件中內(nèi)置了許多相對成熟的橡膠本構(gòu)模型（如圖2所示），我們可以通過指定相關(guān)的系數(shù)來實現(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數(shù)據(jù)，交由ABAQUS軟件進(jìn)行擬合，得出相對精準(zhǔn)的參數(shù)。
展開 
汽車工業(yè)推動橡膠消費需求 2018年合成橡膠產(chǎn)量將超600萬噸
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)國是美國、中國、日本、俄羅斯、德國。隨著全球經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)，新興經(jīng)濟(jì)體國家汽車工業(yè)的不斷發(fā)展推動了橡膠消費的需求。中國、日本和美國繼續(xù)保持著全球橡膠消費引領(lǐng)國地位。
據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，2017年中國合成橡膠累計產(chǎn)量為578.7萬噸，同比增長4%。2018年1-2月全國合成橡膠產(chǎn)量累計為104.5萬噸，累計同比增速2.5%。
2017-2018年1-2月全國合成橡膠產(chǎn)量統(tǒng)計表
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)國是美國、中國、日本、俄羅斯、德國。隨著全球經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)，新興經(jīng)濟(jì)體國家汽車工業(yè)的不斷發(fā)展推動了橡膠消費的需求。中國、日本和美國繼續(xù)保持著全球橡膠消費引領(lǐng)國地位。
據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，2017年中國合成橡膠累計產(chǎn)量為578.7萬噸，同比增長4%。2018年1-2月全國合成橡膠產(chǎn)量累計為104.5萬噸，累計同比增速2.5%。
2017-2018年1-2月全國合成橡膠產(chǎn)量統(tǒng)計表
資料來源：前瞻數(shù)據(jù)庫整理
我國合成橡膠產(chǎn)量不斷增大的同時，合成橡膠的需求量也保持了較快增長。
展開 基于LS-DYNA的超高速彈體對圓柱狀巖石侵徹動態(tài)破壞形態(tài)模擬（附K文件） ￥39.9
本案例采用顯示動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算模型，采用 Lagrange 算法、花崗巖采用HJC模型，經(jīng)過不斷調(diào)試參數(shù)，獲得比較接近實驗的一組參數(shù)用于模擬，模擬和實驗的結(jié)果對照如下
本案例適用于研究爆炸、沖擊、侵徹動力學(xué)的朋友，下面附上該模擬的K文件，大家有疑問可以在私信我，歡迎交流！
Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析
11月11日，Ansys官方『Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析』研討會為您展開介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，還將簡要介紹Ansys最新收購的聚合物材料建模工具PolymerFEM，感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時間：11月11日（星期二），16：00-17：00
內(nèi)容簡介：
本次網(wǎng)絡(luò)研討會主要介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，聚焦于超彈性本構(gòu)的選取、基于測試數(shù)據(jù)的材料參數(shù)擬合、非線性計算設(shè)置與收斂性調(diào)試等關(guān)鍵技術(shù)。 此外，還將簡要介紹Ansys最新收購的聚合物材料建模工具PolymerFEM。
講師：
韓鎮(zhèn)澤 | Ansys高級應(yīng)用工程師
具備多年結(jié)構(gòu)有限元仿真在不同領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)驗。專注于PCB封裝結(jié)構(gòu)可靠性方案，以及消費電子、半導(dǎo)體等行業(yè)應(yīng)用。主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品：Mechanical，Sherlock，PolymerFEM。
形式：線上
費用：免費
掃碼立即報名
(web: https://s.jishulink.com/ObT0WL)
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技術(shù)鄰簡介：
技術(shù)鄰，是一家深耕工科制造業(yè)領(lǐng)域逾二十年的專業(yè)技術(shù)平臺。
我們的服務(wù)覆蓋力學(xué)、機(jī)械、材料、航空、交通運輸、電子電氣、通信、化工、能源、船舶、冶金、建筑土木、水利測繪等眾多專業(yè)方向。以CAE仿真為特色和入口，在結(jié)構(gòu)、流體、電磁、熱動力學(xué)、工藝、聲、光及加工工藝等領(lǐng)域，擁有深厚的專家資源和項目經(jīng)驗。累計幫助1200+企業(yè)解決制造業(yè)研發(fā)困擾，100萬+工程師提升專業(yè)能力。
展開 abaqus_超彈性橡膠圓盤的Mullins效應(yīng)和永久變形
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(Yeoh材料模型)。Mullins效應(yīng)是填充橡膠材料發(fā)生變形時產(chǎn)生的應(yīng)力軟化現(xiàn)象。本例包括以下三方面的分析：
(1)材料屬性的校準(zhǔn)
已知的數(shù)據(jù)包括一組單向試驗數(shù)據(jù)、一組應(yīng)力-塑性應(yīng)變試驗數(shù)據(jù)、0.099/0.26/0.51應(yīng)變水平的加載/卸載循環(huán)變形試驗數(shù)據(jù)。輸入這些數(shù)據(jù)，對單位單元的變形進(jìn)行分析，將得到的響應(yīng)曲線與試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和評估，獲得相應(yīng)的材料參數(shù)。如下圖所示，單位單元經(jīng)歷0.099/0.26/0.51三個應(yīng)變水平的變形循環(huán)。
定義
Yeoh
超彈性、Mullins效應(yīng)、塑性變形屬性
的關(guān)鍵字如下：
** 定義材料模型*MATERIAL,NAME=材料名稱*HYPERELASTIC,YEOHC10,C20,C30,D1** *HYPERELASTIC,YEOH,TEST DATA** *UNIAXIAL TEST DATA** 應(yīng)力1,應(yīng)變1** 應(yīng)力2,應(yīng)變2** ......
展開 Abaqus中定義橡膠超彈性材料
如果不考慮損傷等效應(yīng)，橡膠材料是彈性的（卸載后沒有殘余應(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，第10.7節(jié)“
Example: axisymmetric mount
”給出了一個橡膠材料模型的實例。
Abaqus軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優(yōu)勢，它可以根據(jù)用戶提供的試驗數(shù)據(jù)采用最小二乘法自動計算本構(gòu)模型中各個常數(shù)（如圖1、圖2所示）。
圖1 超彈性材料數(shù)據(jù)的輸入
圖2 材料評估
用戶可以在Abaqus/CAE 中輸入下列實驗數(shù)據(jù)：
1）單軸拉伸/壓縮實驗（uniaxial tension/compression test data）；
2）等雙軸拉伸/壓縮實驗（biaxial tension/compression test data）；
3）平面拉伸/壓縮實驗（檢驗純剪行為）（planar tension/compression test data）；
4）體積拉伸/壓縮實驗（volumetric tension/compression test data）。
☆溫馨提示：定義超彈性材料數(shù)據(jù)時必須輸入名義應(yīng)力（nominal stress）和名義應(yīng)變（nominal stress），而非真實應(yīng)力和真實應(yīng)變。
展開 怎樣在Abaqus中定義橡膠等超彈性材料？
超彈性材料如橡膠等在醫(yī)療器材、工業(yè)、建筑和國防中隔震、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。在大量的實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，人們建立起來很多理論模型來描述橡膠的力學(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，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)實驗數(shù)據(jù)和材料的力學(xué)行為特征做出選擇。通過擬合實驗數(shù)據(jù)，確定所選本構(gòu)方程中的系數(shù)，這些過程在程序中可自動完成。
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)模型不再滿足對大變形行為的描述，我們用應(yīng)變勢能（strain energy/potential）來表達(dá)超彈性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
展開 Abaqus中定義橡膠超彈性材料
如果不考慮損傷等效應(yīng)，橡膠材料是彈性的（卸載后沒有殘余應(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，第10.7節(jié)“
Example: axisymmetric mount
”給出了一個橡膠材料模型的實例。
Abaqus軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優(yōu)勢，它可以根據(jù)用戶提供的試驗數(shù)據(jù)采用最小二乘法自動計算本構(gòu)模型中各個常數(shù)（如圖1、圖2所示）。
圖1 超彈性材料數(shù)據(jù)的輸入
圖2 材料評估
用戶可以在Abaqus/CAE 中輸入下列實驗數(shù)據(jù)：
1）單軸拉伸/壓縮實驗（uniaxial tension/compression test data）；
2）等雙軸拉伸/壓縮實驗（biaxial tension/compression test data）；
3）平面拉伸/壓縮實驗（檢驗純剪行為）（planar tension/compression test data）；
4）體積拉伸/壓縮實驗（volumetric tension/compression test data）。
☆溫馨提示：定義超彈性材料數(shù)據(jù)時必須輸入名義應(yīng)力（nominal stress）和名義應(yīng)變（nominal stress），而非真實應(yīng)力和真實應(yīng)變。
展開 
橡膠超彈材料簡介與總結(jié) ￥1
橡膠因其良好的伸縮性和復(fù)原性，成為我們生活中一種常用材料，被廣泛用于密封、減震部件，其主要包括天然橡膠及合成橡膠，屬于無定形的高聚物，是超彈性材料的典型代表。橡膠材料具有不可壓縮、非線性以及大變形的特點，導(dǎo)致我們無法簡單的用彈性模量和泊松比定義其性能參數(shù)，那我們?nèi)绾稳ザx呢？下文將對橡膠材料的特點以及本構(gòu)模型進(jìn)行介紹，分析不同本構(gòu)模型的區(qū)別與應(yīng)用場景，并就利用ANSYS Workbench結(jié)合單軸試驗應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行橡膠材料曲線擬合進(jìn)行介紹！
Abaqus在橡膠超彈性材料的應(yīng)用實例
問題的提出
本次考核以“銅芯橡膠水套”為考題，考察橡膠超彈性體在受壓情況下的非線性行為（包括了接觸非線性和超彈性材料的材料非線性），其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示
在圖中，當(dāng)鋼制外殼在外力作用下向軸心處移動，壓制橡膠發(fā)生變形，最終充滿黃銅外套的凹槽，
2. 模型的簡化與算法
2.1 模型
此模型為軸堆成模型，采用軸對稱模型建立一個平面即可，如下圖所示
計算完成后，將其沿著對稱軸旋轉(zhuǎn)即可。
2.2算法
鑒于Mooney-Rivlin準(zhǔn)則為線性本構(gòu)，關(guān)系簡單，但能夠準(zhǔn)確描述變形在150%以內(nèi)時橡膠的力學(xué)行為，因此本例中橡膠材料本構(gòu)采用Mooney-Rivlin準(zhǔn)則，其形式為
在這里，直接采用用戶定義的方法輸入?yún)?shù)（數(shù)據(jù)值來源寫在數(shù)據(jù)處理方法中）
各個Part之間采用面面接觸，賦予摩擦系數(shù)f=0.36（黃銅和橡膠摩擦系數(shù)）
2.3
邊界條件
給鋼外殼施加朝向軸心方向的位移荷載，大小為0.55，如下圖所示。
3. 結(jié)果與討論
計算結(jié)果如下
文章轉(zhuǎn)自有限元在線博客，分享給大家學(xué)習(xí)交流
展開 ABAQUS橡膠墊圈的超彈性及應(yīng)力松弛行為的仿真教程
由于橡膠材料具有超彈性能，當(dāng)受到較大外載時，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，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復(fù)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(fù)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(zhì)材料，作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結(jié)構(gòu)（應(yīng)力/位移）問題，還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問題，例如熱傳導(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。
橡膠密封墊的密封性常用表面接觸應(yīng)力大小來表示，其力學(xué)行為常用超彈性本構(gòu)模型來描述，同時橡膠具有黏彈性特性，在長期受壓狀態(tài)下，會出現(xiàn)力學(xué)松弛現(xiàn)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(yīng)力松弛現(xiàn)象的功能，應(yīng)力釋放模型采用應(yīng)力釋放實驗數(shù)據(jù)，超彈性模型為Mooney-Rivlin超彈性力學(xué)模型：
在軟件進(jìn)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(yīng)力場后再仿真應(yīng)力釋放過程，分別采用靜力隱身和粘性分析步，然后設(shè)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(shù)為0.16，定義好之后如圖4所示。
展開 ANSYS Workbench橡膠超彈分析及應(yīng)用實例
典型橡膠材料超彈性本構(gòu)模型及其適用性
橡膠又稱為彈性體，包括天然橡膠及合成橡膠，是無定形的高聚物。橡膠是一種超彈性材料，具有良好的伸縮性和復(fù)原性，被廣泛用作密封、減振部件。相對于金屬材料的性能表征只需要較少的參數(shù)，橡膠的特性就顯得很錯綜復(fù)雜，其物理化學(xué)性能與金屬材料有很大差別。
橡膠材料的主要特點：
(1) 不可壓縮性：橡膠材料的泊松比μ一般在0.45～0.4999范圍內(nèi)變化，接近于液體的泊松比0.5，因此橡膠可以看作是一種體積近似不可壓縮的材料。
(2) 大變形特性：橡膠高分子材料變形很大，而其彈性模量與金屬材料相比卻小很多。橡膠材料的變形范圍一般在200%～500%，甚至能夠達(dá)到1000%，很多金屬材料的變形則不足0.5%
(3) 非線性：橡膠材料具有三重非線性，即幾何非線性、材料非線性和邊界非線性。橡膠材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系具有明顯的非線性，其力學(xué)性能與環(huán)境條件、應(yīng)變歷程、加載速率等因素有很大關(guān)聯(lián)，且隨時間延長而不斷變化。
橡膠材料本構(gòu)模型及其適用性
從20世紀(jì)40年代至今，國內(nèi)外許多學(xué)者提出了許多橡膠材料的本構(gòu)模型，大致可分為兩大類：基于應(yīng)變能函數(shù)的唯象模型和基于分子鏈網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計模型。
基于應(yīng)變能函數(shù)的唯象模型又可分為兩類。一類是以應(yīng)變不變量表示的應(yīng)變能密度函數(shù)模型，這類模型在處理橡膠彈性時，可以把橡膠材料的變形看成是各向同性的均勻變形，從而將應(yīng)變能密度函數(shù)表示成變形張量不變量的函數(shù)，比如：Mooney-Rivlin模型、Yeoh模型等。另一類是以主伸長表示的應(yīng)變能函數(shù)模型，比如：Valanis-Landel模型、Ogden模型等。
基于分子鏈網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計模型按照分子鏈的統(tǒng)計特性可分為兩類：高斯鏈網(wǎng)絡(luò)模型和非高斯鏈網(wǎng)絡(luò)模型。其中最具代表性的分子統(tǒng)計學(xué)模型包括Treloar模型以及Arruda-Boyce模型。
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