橡膠拉伸的案例
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
展開 《Science》子刊：可拉伸橡膠半導(dǎo)體和集成電路
可拉伸電子能夠可逆地拉伸和釋放是自本世紀(jì)以來開發(fā)的一項(xiàng)重要且及其具有前景的電子技術(shù)。由于其具有優(yōu)越的機(jī)械性能，可拉伸電子在可穿戴技術(shù)，醫(yī)療器械，智能皮膚以及人機(jī)交互等眾多傳統(tǒng)與新興領(lǐng)域具有巨大的技術(shù)優(yōu)勢以及廣泛的應(yīng)用需求。
通常，這些可拉伸電子不僅僅包括由各種可拉伸傳感器，還包括至關(guān)重要的集成電路以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的電路連接，接口和數(shù)據(jù)處理等等功能。制成可拉伸電子及集成電路的關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)可拉伸電子材料，尤其是具有高載流子遷移率的可拉伸半導(dǎo)體材料。但實(shí)現(xiàn)這種材料以及基于其制成集成電子電路一直是材料和可拉伸電子領(lǐng)域長期存在的技術(shù)難題。
目前廣泛存在的電子材料，尤其半導(dǎo)體材料，從有機(jī)到無機(jī)，往往是脆性不可拉伸的，難以直接應(yīng)用于可拉伸電子器件。目前主流解決方案是將不可拉伸的材料設(shè)計(jì)成特殊結(jié)構(gòu)，例如褶皺、蛇形、彈簧、“孤島互連”等等，以此在拉伸、扭曲、彎曲時(shí)承受機(jī)械變形，消除機(jī)械應(yīng)力而免遭破壞。但是這些方法也有工藝復(fù)雜、結(jié)構(gòu)可靠性差、制作成本高的缺點(diǎn)，難以大規(guī)模應(yīng)用于柔性可拉伸電子器件。
美國休斯敦大學(xué)(University of Houston)的余存江(Cunjiang Yu)教授課題組在該領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，2017年首次在Science子刊 Science Advances報(bào)道了橡膠半導(dǎo)體復(fù)合材料。這種橡膠半導(dǎo)體無需任何特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)拉伸性能。他們開發(fā)了橡膠半導(dǎo)體、橡膠導(dǎo)體材料，并用這些材料制作成的全橡膠晶體管、各種傳感器以及機(jī)器人皮膚。然而，橡膠半導(dǎo)體的開發(fā)仍處于起步階段，它的載流子遷移率較低（場效應(yīng)遷移率~1 cm2/v·s）。要用橡膠半導(dǎo)體真正實(shí)現(xiàn)可拉伸集成電路，必須有一種具有高載流子遷移率、器件性能均勻以及可大規(guī)模制造的可拉伸半導(dǎo)體。
展開 橡膠的扯斷理論。
此外，拉伸速度對(duì)試樣拉斷面形態(tài)有明顯影響，軟質(zhì)丁苯硫化膠試樣，于不同拉伸速度下，試樣拉斷截面有不同的粗糙度，拉伷速度越大，拉斷截面光滑區(qū)城越大，即祖糙度越小。反之，能夠增大粗慥區(qū)域。實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用的拉伸速度都是屬于快速范圍，試樣拉斷截面都有較大的光滑區(qū)域。
拉斷截面的粗糙程度，決定于網(wǎng)構(gòu)中錐段受力和斷裂行為。當(dāng)試樣拉伸時(shí)，斷裂部位網(wǎng)構(gòu)鏈段受力不均，拉斷的瞬間，拉斷截面上各點(diǎn)的破壞，不是同時(shí)發(fā)生，即破壞程度不同，在拉斷的截面上，就出現(xiàn)粗糙現(xiàn)象。這種拉伸破壞稱為高彈性拉伸破壞。反之，拉伸速度快，破壞瞬間，膠表現(xiàn)了低彈性或硬脆性。此時(shí)，拉伸應(yīng)力集中，來不及分散，當(dāng)某處超過極限應(yīng)力，即產(chǎn)生脆性斷裂，在破壞截面上，同時(shí)發(fā)生拉斷，在截面上出現(xiàn)較大的光滑區(qū)域，這種破壞稱之脆性破壞。
2、溫度和網(wǎng)構(gòu)對(duì)橡膠拉斷破壞現(xiàn)象的影響
溫度對(duì)橡膠拉伸斷裂現(xiàn)象也有很大影響。在玻璃化溫度Tg以上，高彈性溫度范圍，較慢的拉伸速度下，拉斷截面表現(xiàn)有大面積的粗糙區(qū)域。在溫度Tg以下時(shí)，橡膠呈現(xiàn)脆硬狀態(tài)，此時(shí)的拉斷完全是脆性破壞，出現(xiàn)大面積的光滑區(qū)域。
另外，橡膠網(wǎng)構(gòu)密度越大，彈性摸量越高，拉斷破壞時(shí)，斷裂截面的粗糙區(qū)域越小，而光滑區(qū)域越大，反之有相反現(xiàn)象。拉伸斷裂現(xiàn)象也與橡膠分子結(jié)構(gòu)中含有的極性基團(tuán)有關(guān)，含有極性基團(tuán)越多，分子間力越強(qiáng)，試樣斷裂截面具有較大的光滑區(qū)域。例如，非極性橡膠以較快速拉仲（經(jīng)過幾分鐘），拉斷截面就出現(xiàn)明顯粗糙區(qū)域，而丁睛橡膠（含30％丙烯腈），在20℃下經(jīng)過3小時(shí)的緩慢拉伸，拉斷面才出現(xiàn)粗糙區(qū)域。
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展開 汽車用橡膠密封條性能要求，及拉伸強(qiáng)度測試誤差案例分析
特別是對(duì)氣候的要求極為苛刻，為保證密封條在這些條件下正常工作，所以通常教練的規(guī)格性能有如下項(xiàng)目：
硬度，拉伸強(qiáng)度，拉斷伸長率
這些材料的基本性能要求，通常對(duì)其有供貨狀態(tài)和熱空氣二組性能要求。根據(jù)使用狀態(tài)，汽車的使用溫度范圍-40℃-70℃。熱空氣老化溫度一般選擇70℃。
壓縮永久變形
這是由于密封條是利用其材料的高彈性與以車身為主的耦合件之間產(chǎn)生接觸壓力來實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)的密封條的。橡膠在壓縮狀態(tài)下回發(fā)生物理化學(xué)變化，當(dāng)壓縮消失后。這些變化阻止材料恢復(fù)到其原來的狀態(tài)，于是就產(chǎn)生了壓縮永久變形，因此壓縮永久變形是衡量密封條材料性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
耐臭氧老化和耐空氣老化
這是由于汽車的工作環(huán)境長期處于全天候狀態(tài)（雨雪風(fēng)霜日曬），因此要求密封條在各種環(huán)境下保持一定的性能要求以及必要的使用壽命，必須要求所有材料具有良好的耐老化性能。
耐油漆性
這是由于密封條直接安裝在車體上，橡膠硫化后內(nèi)部組分外遷接觸了車漆而發(fā)生。與車體油漆板直接接觸，油漆中的各組分在使用各種環(huán)境下游離出的物質(zhì)會(huì)與密封條相互作用，加速老化，降低其性能，因此耐油漆性能也是密封條的重要常規(guī)性能。
高溫性能
由于密封條使用溫度范圍在-40℃-70℃（機(jī)艙可能達(dá)到120℃）。三元乙丙橡膠品種（以丙烯含量分類），以及其硫化膠性能直接影響密封條低溫彈性，為了在低溫條件下仍保持較好的彈性，這項(xiàng)性能常作為常規(guī)性能。
性能測試案例
為什么TPE/TPV拉伸強(qiáng)度測試數(shù)據(jù)差異這么大？
最近有個(gè)客戶咨詢，采購的同一批TPE 的拉伸強(qiáng)度數(shù)據(jù)從7MPA，下降到了4MPA？根據(jù)國高材多年的實(shí)踐總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，拉伸強(qiáng)度測試數(shù)據(jù)的正確性，取決于以下幾個(gè)方面：
1.
展開 
汽車用橡膠密封條性能要求，及拉伸強(qiáng)度測試誤差案例分析
性能測試案例
為什么TPE/TPV拉伸強(qiáng)度測試數(shù)據(jù)差異這么大？
最近有個(gè)客戶咨詢，采購的同一批TPE 的拉伸強(qiáng)度數(shù)據(jù)從7MPA，下降到了4MPA？根據(jù)國高材多年的實(shí)踐總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，拉伸強(qiáng)度測試數(shù)據(jù)的正確性，取決于以下幾個(gè)方面：
1. 拉力機(jī)器的正常，力傳感器不光是在某個(gè)點(diǎn)計(jì)量正常，而且需要整個(gè)線性正常。我們的拉力機(jī)就曾經(jīng)碰到，在測試10mpa以下的強(qiáng)度時(shí)候，是正常的，超過10mpa以上，則偏低20%的情況。
2. 測試人員手法一致，比如試樣的厚度，因?yàn)闊崴苄詮椥泽w比較軟，測試厚度的時(shí)候，你壓緊一點(diǎn)，厚度就小，松一點(diǎn)，厚度就大，那厚度大，那測試的拉伸強(qiáng)度就偏小；還有夾具夾試樣的位置，如果越是夾的邊緣，則拉伸強(qiáng)度偏低；
3. 測試的環(huán)境，通常溫度高，則拉伸強(qiáng)度小，反之，則大；
4. 試樣的制作，這個(gè)最影響拉伸強(qiáng)度大小了，選擇不同的加工工藝（注塑或模壓）制作的試樣偶都不同。這次再從試樣質(zhì)量波動(dòng)的角度來談一下，為什么會(huì)造成這個(gè)結(jié)果？
（國高材分析測試中心壓片機(jī)）
4.1 熱塑性彈性體成型需要一定的溫度下，進(jìn)行剪切流動(dòng)，從而充滿型腔，冷卻成型，注塑工藝剪切力最大，流動(dòng)最迅速，材料之間也進(jìn)行了充分的混合，而模壓工藝成型，材料受到的剪切非常薄弱，流動(dòng)也僅限于局部，材料之間沒有進(jìn)行充分的融合。
4.2 由于橡膠加工和熱塑性彈性體的加工不同點(diǎn)，所以，一般是推薦使用注塑成型工藝來制作熱塑性彈性體的測試試樣。熱塑性彈性體模壓加工由于缺乏剪切流動(dòng)，導(dǎo)致試樣塑化的差異性很大，所以并不能確保每次試樣是制作的完全一樣。尤其是當(dāng)熱塑性彈性體材料流動(dòng)性比較差的情況下，差異更明顯。
展開 橡膠等雙軸拉伸測試技術(shù)的演進(jìn)：為何更大的應(yīng)變范圍對(duì)仿真精度至關(guān)重要
在橡膠類超彈性材料的力學(xué)特性表征中，等雙軸拉伸測試是構(gòu)建精確本構(gòu)模型的核心試驗(yàn)之一。
長期以來，傳統(tǒng)周向夾持（傳統(tǒng)16爪式）裝置被廣泛使用，但其技術(shù)局限也逐漸在工程實(shí)踐中顯現(xiàn)。本文將從專業(yè)角度，對(duì)比新興的充氣式等雙軸拉伸技術(shù)，并重點(diǎn)探討測試應(yīng)變范圍的提升如何直接影響結(jié)構(gòu)仿真的可靠性。
傳統(tǒng)周向夾持式的技術(shù)瓶頸
與仿真數(shù)據(jù)缺口
傳統(tǒng)16爪裝置在夾持原理上通過機(jī)械夾具同步拉伸試樣邊緣。這一方式在實(shí)踐中面臨幾個(gè)固有挑戰(zhàn)：
有效應(yīng)變范圍不足
由于應(yīng)力集中，試樣常在夾持邊緣附近發(fā)生撕裂或滑脫。這使得大部分材料的有效測試應(yīng)變難以超過50%，僅少數(shù)柔軟材料可達(dá)100%。這個(gè)量級(jí)的應(yīng)變數(shù)據(jù)，對(duì)于許多設(shè)計(jì)工況下應(yīng)變可能超過200%的工程部件而言，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
數(shù)據(jù)質(zhì)量與一致性
多個(gè)獨(dú)立夾爪的同步性與摩擦阻力，使得測試設(shè)備存在難以消除且無法忽略的系統(tǒng)誤差，影響力值測量精度。同時(shí)，試樣裝夾操作難度大、費(fèi)力耗時(shí)，拉力的一致性高度依賴操作者經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致測試結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性面臨挑戰(zhàn)。
最關(guān)鍵的影響在于仿真領(lǐng)域：材料等雙軸拉伸試驗(yàn)的應(yīng)變范圍小，將直接導(dǎo)致無法準(zhǔn)確擬合材料超彈性本構(gòu)模型（如Yeoh、Ogden模型）的參數(shù)。
本構(gòu)模型的擬合，本質(zhì)上是利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)來“校準(zhǔn)”一個(gè)數(shù)學(xué)公式。如果校準(zhǔn)所用的數(shù)據(jù)（試驗(yàn)應(yīng)變范圍）遠(yuǎn)小于實(shí)際使用工況，那么在此范圍之外的模型預(yù)測行為就等同于“無據(jù)可依”的外推（如下圖所示），其準(zhǔn)確性無法保證。
充氣式等雙軸拉伸的
技術(shù)原理與優(yōu)勢
充氣式技術(shù)采用了一種截然不同的思路：通過施加均勻氣壓使圓形試樣鼓脹，實(shí)現(xiàn)球面中心的純等雙軸變形狀態(tài)。
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
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。“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 耐疲勞橡膠配方分析
一.概述
橡膠材料的疲勞性能可定義為在周期性變形或外力作用下(如彎曲、剪切、壓縮和拉伸等) ,其物理機(jī)械性能下降的現(xiàn)象。疲勞破壞是指在低于材料破壞強(qiáng)度下,橡膠因受周期性應(yīng)力或應(yīng)變,其表面或內(nèi)部產(chǎn)生微觀損傷,并逐漸發(fā)展成宏觀裂紋直至制品喪失使用性能的現(xiàn)象。在日常工作條件下,大多數(shù)橡膠制品都是在動(dòng)態(tài)變形條件下使用的,研究并尋找橡膠材料耐疲勞破壞性的規(guī)律,對(duì)保證橡膠制品的使用可靠性具有重要意義。科標(biāo)技術(shù)從事耐疲勞橡膠成分分析、配方開發(fā)服務(wù)。
二.耐疲勞橡膠
2.1耐疲勞橡膠常見體系：
2.1.1橡膠類型
橡膠類型是影響疲勞破壞性能的主要因素,橡膠材料的應(yīng)力結(jié)晶能力與其疲勞行為密切相關(guān),在合適的或較高應(yīng)力下,應(yīng)力結(jié)晶有利于橡膠材料的耐屈撓破壞性能,主要原因是阻礙微觀破壞及擴(kuò)展起主要作用。另外,在低應(yīng)變條件下橡膠材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越高,耐疲勞破壞性能就越好,這是因?yàn)?em>橡膠分子的松弛機(jī)理起主要作用。
對(duì)天然橡膠和丁苯橡膠以多次拉伸的方式，進(jìn)行了疲勞破壞實(shí)驗(yàn)。拉伸應(yīng)變小時(shí)，NR的疲勞壽命比SBR的小，這是因?yàn)槎”?em>橡膠的Tɡ高于天然橡膠，其分子的應(yīng)力松弛機(jī)能在此時(shí)占支配地位；拉伸應(yīng)變大時(shí)，NR的疲勞壽命比SBR的大。其原因在于天然橡膠具有拉伸結(jié)晶性，此時(shí)阻礙微破壞擴(kuò)展占了支配地位。所以在低應(yīng)變區(qū)域，Tɡ較高的丁苯橡膠，其耐疲勞破壞性優(yōu)于天然橡膠；而在高應(yīng)變區(qū)域，具有拉伸結(jié)晶性的天然橡膠的耐疲勞破壞性較好。
展開 【ANSYS】橡膠材料本構(gòu)擬合與拉扭試驗(yàn)驗(yàn)證
01 引子
橡膠材料是典型的超彈性材料，要獲取超彈性材料本構(gòu)模型（常見有Mooney-Rivlin、Ogden、Yeoh等），一般需要做一系列標(biāo)準(zhǔn)橡膠試驗(yàn)并進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合。
本例演示了ANSYS對(duì)超彈性材料的曲線擬合能力，并通過有限元分析與拉扭試驗(yàn)的對(duì)比，驗(yàn)證所建立的本構(gòu)模型的有效性。
常見的橡膠標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)
02 案例介紹
現(xiàn)需要一個(gè)本構(gòu)模型來匹配硫化天然橡膠材料在各種變形模式下的100%工程應(yīng)變的行為。
本例中，已通過試驗(yàn)（單軸、雙軸和平面拉伸試驗(yàn)）獲取了橡膠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。使用這些數(shù)據(jù)，通過超彈性擬合能力確定本構(gòu)模型的參數(shù)，可以擬合3參、5參和9參的Mooney-Rivlin超彈性模型。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)
同時(shí)對(duì)橡膠進(jìn)行了拉扭實(shí)驗(yàn)（將條形試件的兩端夾入測試儀器中，然后將試樣拉伸到原尺寸長度的50%，并將試樣的一端扭四圈）。試樣與ASTM D1043中規(guī)定的試樣相似，如下圖所示：
拉扭試驗(yàn)條形試件
使用擬合得出的Mooney-Rivlin超彈性模型（5參為例）對(duì)拉扭試驗(yàn)就行有限元分析，并與試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比，據(jù)此判斷前面擬合得出的本構(gòu)模型能否反映橡膠材料的真實(shí)行為。
模型采用SOLID186單元，兩端夾鉗區(qū)域采用MPC算法綁定到定位點(diǎn)。
有限元模型示意圖
按照拉扭試驗(yàn)的加載順序：
step1：對(duì)兩端夾持區(qū)域施加試件厚度25%的壓縮位移，模擬夾具對(duì)試件的夾持作用。
step2：通過移動(dòng)一側(cè)的夾持區(qū)域（剛性接觸面），同時(shí)固定另一側(cè)夾持區(qū)域，模擬拉伸到50%的拉伸狀況。
展開 日本住友理工研發(fā)氣墊裝置 可檢測駕駛員是否疲勞困倦
該氣墊裝置由三層橡膠組成：座椅型橡膠層夾在兩個(gè)導(dǎo)電的橡膠層（電極）之間。當(dāng)上下電極（橡膠層）之間的距離因?yàn)轳{駛員的活動(dòng)而改變時(shí)，電極之間的電容量也會(huì)隨之改變。根據(jù)電容量的變化總量，可以測量施于氣墊裝置上的壓力。住友理工表示，根據(jù)壓力計(jì)算呼吸速率、心率等需要花費(fèi)幾秒鐘的時(shí)間，公司未來發(fā)展的目標(biāo)是進(jìn)一步縮短計(jì)算時(shí)間。
由住友理工研發(fā)的電極（橡膠層）極具靈活性，可通過在由橡膠制成的基礎(chǔ)材料上打印“SR”（智能橡膠）柔性導(dǎo)電橡膠材料實(shí)現(xiàn)。此外，即使橡膠被完全拉伸，該電極（橡膠層）仍能保持導(dǎo)電性。該公司表示：“由于氣墊裝置是結(jié)合柔性橡膠材料制成的，因此，即便駕駛員坐在氣墊上開車，也不會(huì)覺得不舒服。”通過改變橡膠材料的尺寸，可以制成比座椅表面尺寸更大的氣墊。因此，該氣墊也可用作座椅靠背。
展開 彈弓威力有多大？Abaqus/Explicit超彈性分析告訴你
如下圖的仿真計(jì)算，橡膠帶原長90mm，凈拉伸100mm（約為最大拉伸量的2/3），釋放的瞬間，彈丸在7ms內(nèi)可加速到37.6m/s。
這速度打到玻璃上肯定是碎了，小時(shí)候干過的可以舉個(gè)手。
歪果仁發(fā)明了一種更厲害的彈弓pocket shot，速度可以達(dá)到驚人程度，他們?cè)趺醋龅降哪兀?可以計(jì)算一下，同樣是90mm的彈弓，假如凈拉伸長度70mm，彈丸能達(dá)到多快的速度。
85.1m/s！而且只用了2ms就完成彈丸加速。所以玩歸玩，這東西千萬不要打人或小動(dòng)物，會(huì)出事的。
其他拉伸長度的計(jì)算結(jié)果如下：
將上表的最后兩列畫成曲線，作為仿真得到的膠皮等效單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線如下：
天然橡膠材料的拉伸強(qiáng)度為17MPa，而彈弓上常用的一般是硫化橡膠，具有更高的拉伸強(qiáng)度以及抗撕裂性能，其極限拉伸應(yīng)力不低于25MPa，不過考慮到橡膠材料循環(huán)加載時(shí)具有Mullin Effect，彈弓拉來拉去的使用條件下，實(shí)際強(qiáng)度肯定是要折減的，因此這個(gè)數(shù)值應(yīng)該在20MPa左右。回到表格，可以插值出pocket shot實(shí)際極限速度約為105m/s。
這個(gè)仿真結(jié)果和Google到的pocket shot極限速度范圍300-350fps（91.4-106m/s）還是蠻一致的。
展開 
MIT 趙選賀團(tuán)隊(duì)讓醫(yī)療器械長出柔軟耐用的水凝膠皮膚
圖3. a在厘米尺寸的“Octet truss”形硅橡膠上均勻制備的水凝膠皮膚；b在具有微米級(jí) “溝槽”的硅橡膠微流控芯片上均勻制備的水凝膠皮膚；c薄且較光滑的水凝膠皮膚；d厚且較粗糙的水凝膠皮膚
這種水凝膠皮膚層比橡膠表面要柔軟很多。對(duì)比圖4a（橡膠表面彈性模量）和圖4b（水凝膠皮膚表面彈性模量），可以看出，水凝膠皮膚的表面彈性模量僅僅只有橡膠表面的約1/70。并且，從宏觀上看，水凝膠皮膚基本不會(huì)改變橡膠的拉伸模量。這說明該水凝膠皮膚只是改變了橡膠表面的柔軟性，并沒有影響橡膠整體的性能和功能（如圖4c）。
圖4. a橡膠表面彈性模量；b水凝膠皮膚表面彈性模量；c制備水凝膠皮膚前后，橡膠的整體硬度對(duì)比；d摩擦系數(shù)隨壓強(qiáng)的變化對(duì)比；e摩擦系數(shù)隨時(shí)間的推移對(duì)比；f水凝膠皮膚被長時(shí)間摩擦前后對(duì)比
同時(shí)它在水中具有極其優(yōu)異的耐摩擦磨損性能。一方面，制備了水凝膠皮膚的PDMS的摩擦系數(shù)幾乎不會(huì)隨壓強(qiáng)的增大而升高（如圖4d）。另一方面，制備了水凝膠皮膚的PDMS的摩擦系數(shù)幾乎不會(huì)隨摩擦?xí)r間的增長而升高（如圖4e）。這主要是由于水凝膠皮膚具有非常優(yōu)異的保水性能和抗磨損性能（見圖4f）。另外，水凝膠皮膚層還具有非常優(yōu)異的抗菌潛力。我們證明了大腸桿菌極難在水凝膠皮膚表面生長和附著（如圖5a，b）。
圖5. a, b 抗大腸桿菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果
由于該方法不僅可以采用光引發(fā)方式制備，也可以采用熱引發(fā)方式制備。所以，可以在高分子管道的外壁和內(nèi)壁都均勻地制備水凝膠皮膚，比如圖6a所示的醫(yī)用心肌導(dǎo)管外壁以及圖6b所示的商業(yè)聚氯乙烯管道的內(nèi)壁和外壁。該方法還能在很多不規(guī)則形狀的商業(yè)醫(yī)用管狀器械上制備水凝膠皮膚，比如圖6c的氣囊導(dǎo)尿管。
圖6.
展開 汽車懸架有限元分析
有限元模型、連接關(guān)系、邊界及載荷的構(gòu)建
根據(jù)實(shí)際工況運(yùn)轉(zhuǎn)情況構(gòu)建有限元模型如下：
建模難點(diǎn)-減震器
在進(jìn)行減震器建模前，應(yīng)先了解其基本運(yùn)轉(zhuǎn)過程，再考慮其有限元模型的構(gòu)建；減震器中，主要起作用的有三方面：一是底部氣動(dòng)活塞裝置，通過壓縮氣體進(jìn)行減震；二是頂部的彈簧裝置，通過壓縮，拉伸彈簧減震；三是頂部橡膠件，通過壓縮、拉伸橡膠減震；這三方面分別通過Connector及彈簧連接進(jìn)行簡化，具體操作如下：
1.氣動(dòng)裝置簡化（圖1所示）——Connector
圖一
加好了就是下面的樣子：
2.彈簧單元的創(chuàng)建方法——spring/dashpots
加好了就是下面的樣子：
球形連接（約束平移釋放旋轉(zhuǎn)）—圖2 所示
圖二
在靜力分析過程中，考慮到球面接觸在計(jì)算中比較難收斂的情況下，我們將球面接觸簡化，通過connector建立球接關(guān)系。
創(chuàng)建方法如下：
加好了就是下面的樣子：
軸承連接（唯一方向旋轉(zhuǎn)）——鉸接
彈簧單元與Connector總結(jié)
1.Abaqus中彈簧單元是實(shí)體彈簧的一種簡化形式，通過建立彈簧單元來等效實(shí)體彈簧，這樣做的好處就在于abaqus隱式計(jì)算當(dāng)中能夠減少彈簧接觸問題，有效地解決計(jì)算收斂性問題。
2.Connector也是abaqus中對(duì)部件的簡化形式，在此汽車懸架分析中，用到connector的地方有三處處，一是減震器的活塞裝置，二是減震器中的緩沖橡膠，還有就是鉸接及球接。對(duì)于connector用法那是靈活多變，至于選中何種的連接形式，取決于我們需要的自由度。connector的用法除上面介紹的之外，還有很多其他用法，可以百度查找，基本大同小異。
展開 ANSYS中的循環(huán)載荷加載，最易理解的案例來了！
記憶合金、等12種非線性材料的單軸拉伸模擬
APDL命令流建模分析的框架（3分鐘上手APDL！！！）
“腦子進(jìn)水”怎么用有限元分析！！！
【JY】橡膠支座精細(xì)化模擬與有限元分析注意要點(diǎn)
橡膠的初始剪切模量為：
體積模量為：
Yeoh模型的參數(shù)C10，C20和C30具有較明確的物理意義，能夠模擬出橡膠材料具有硬化特點(diǎn)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，由于在疊層橡膠支座模擬中體積模量只與D1 有關(guān)，可令 D2=D3=0，當(dāng)取其C20=C30=0時(shí)，就成了Neo-Hookean模型，此時(shí)僅考慮應(yīng)變能函數(shù)的線性部分，得到的力-位移曲線基本呈線性。
通常Yeoh 模型的C20和C30則通過橡膠試片的單軸拉伸試驗(yàn)，并根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算獲得
橡膠本體拉伸試驗(yàn)示意圖
（5）Ogden模型
以上本構(gòu)模型都是以三個(gè)變形張量不變量為自變量，而Ogden模型的應(yīng)變能函數(shù)則以三個(gè)主伸長比為自變量，在ABAQUS中采用的形式為
式中參數(shù)均為材料參數(shù)，必須由由橡膠試驗(yàn)獲得。
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