橡膠試驗的案例
【ANSYS】橡膠材料本構擬合與拉扭試驗驗證
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模型（常見有Mooney-Rivlin、Ogden、Yeoh等），一般需要做一系列標準橡膠試驗并進行數據擬合。
本例演示了ANSYS對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的對比，驗證所建立的本構模型的有效性。
常見的橡膠標準拉伸試驗
02 案例介紹
現需要一個本構模型來匹配硫化天然橡膠材料在各種變形模式下的100%工程應變的行為。
本例中，已通過試驗（單軸、雙軸和平面拉伸試驗）獲取了橡膠的實驗數據。使用這些數據，通過超彈性擬合能力確定本構模型的參數，可以擬合3參、5參和9參的Mooney-Rivlin超彈性模型。
試驗數據
同時對橡膠進行了拉扭實驗（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中規定的試樣相似，如下圖所示：
拉扭試驗條形試件
使用擬合得出的Mooney-Rivlin超彈性模型（5參為例）對拉扭試驗就行有限元分析，并與試驗結果相對比，據此判斷前面擬合得出的本構模型能否反映橡膠材料的真實行為。
模型采用SOLID186單元，兩端夾鉗區域采用MPC算法綁定到定位點。
有限元模型示意圖
按照拉扭試驗的加載順序：
step1：對兩端夾持區域施加試件厚度25%的壓縮位移，模擬夾具對試件的夾持作用。
step2：通過移動一側的夾持區域（剛性接觸面），同時固定另一側夾持區域，模擬拉伸到50%的拉伸狀況。
展開 底盤橡膠部件低溫特性的試驗研究
1 試驗準備與試驗設計
為研究各種溫度段內底盤橡膠部件的特性變化，本文中選取一種典型的橡膠襯套，即某轎車后縱臂軸套(見圖1)進行研究，這種懸架襯套主要承受汽車加速和制動時的縱向載荷和轉彎時的側向載荷，對減少汽車運動狀態改變時零部件之間的沖擊起重要作用。
考慮到汽車底盤橡膠部件中含有很多純天然橡膠，其特性與純天然橡膠的特性類似。圖2為純天然橡膠隨著溫度的動態特性變化。由圖可以看出，低溫段屬于從玻璃相遷移到橡膠相的過渡階段，在這個范圍內，動態特性變化非常大。因此本文中在研究底盤橡膠部件在不同溫度下動剛度和相位角的變化特性時將試驗溫度點設為：-40，-35，-30，-25，-20，-15，-10，-5，0，20，40，60和80℃。
每次試驗前，為消除Mullin效應，先用測量范圍1.1倍的力進行3次靜態試驗，然后進入正式測試階段。
為消除傳感器噪聲的影響，提高數據的可靠性和真實性[6]，本文中利用Matlab語言對采集信號進行預處理。
2 靜態特性試驗研究
底盤橡膠部件的主要特性有頻率依賴性?振幅依賴性和溫度依賴性[7-10]。橡膠部件的常規特性試驗有兩種，即靜態特性試驗和動態特性試驗。
靜態特性指的是在靜態載荷作用下橡膠部件的特性，例如汽車在停放狀態下橡膠部件的剛度特性。通過靜剛度的調整可控制整車和各總成的定位參數。
本文中以0.1mm/s的加載速度采用三角波的方式進行試驗，得到后縱臂軸套X方向靜剛度曲線，如圖3所示，相應數據見表1。
圖4為X方向靜剛度隨著溫度的變化曲線。由圖可見，靜剛度基本上隨著溫度的下降而增大，-40℃時的靜剛度約為80℃時靜剛度的1.3倍。
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 當橡膠制品仿真可以模擬300%變形，而試驗數據在100%就中斷時，我們做了什么？
導讀
如果您正在為橡膠件大變形仿真（例如：橡膠襯套的非線性剛度仿真）不準而困擾，或苦于缺乏高質量的等雙軸拉伸應力-應變數據來標定橡膠超彈性本構模型，那么這項正支撐國家標準制訂和驗證的創新測試方法，可能是您一直在尋找的答案。
近日，易瑞博科技（E-rubber）一項關于“充氣式變溫等雙軸測試與仿真集成平臺”的技術實踐案例，經過評審，入選了中國科協企業創新服務中心建設的“企業科技工作者評價案例庫”。
同時，由E-rubber作為主要起草單位之一的國家標準《硫化橡膠或熱塑性橡膠 等雙軸拉伸應力應變性能的測定》正處于關鍵的征求意見與全國多地試驗室的對標驗證階段。
那么，一項為解決實際工程難題而誕生的技術方法，是怎樣從企業的試驗室走出來，最終成為整個行業都能參考和使用的公共標準的？
我們最初
要解決什么問題？
01
PART
做橡膠工程仿真的同仁都熟悉一個難題：CAE軟件能輕松模擬橡膠材料超過200%、300%甚至更大的應變，但試驗室里傳統的多端夾持（例如十字形夾具、16爪夾具等）等雙軸拉伸設備，往往因機械夾持的固有限制，難以穩定、可靠地獲取大應變下的高質量等雙軸拉伸數據。
十字形夾具
16爪夾具
這導致橡膠材料本構模型的擬合，在很大程度上依賴“外推”和“猜測”。
無論是輪胎胎側的大變形分析，還是橡膠懸置的疲勞壽命預測，因為缺少這部分關鍵數據，許多設計往往被迫預留過多的余量以保證安全，或者在后期需要依賴更多實物樣品的反復測試來驗證。
這個問題，是制約許多高端橡膠部件實現仿真驅動設計、精準迭代的共性瓶頸。它首先是一個技術問題，但更深層地，是一個關于數據完備性和方法可靠性的基礎性問題。
展開 
交流-ANSYS橡膠材料超彈性本構模型和粘彈性性能仿真和試驗
交流-ANSYS橡膠材料超彈性本構模型和粘彈性性能仿真和試驗
最近在搞橡膠這個方向，單軸拉伸試驗和動態DMA，研究橡膠次本構模型
有研究橡膠超彈性。粘彈性性能的朋友可以聯系，互相交流學習、答疑。
Q254958758
碳弧老化試驗箱在汽車行業的應用
碳弧老化試驗箱主要應用日本標注，大家知道日本的企業工業是比較發達，而且其他行業對于老化的測試實驗都有用到碳弧老化試驗箱，目前我國的較多企業同日本企業有合作，所以碳弧老化試驗箱的使用較大，今天標準集團（香港）有限公司小編來講講碳弧老化試驗箱在汽車內飾行業的實驗檢測標準。
汽車零件,高分子材料,耐候性檢測也稱為可靠性檢測，是指材料如涂料、建筑用塑料、橡膠制品等因受到陽光照射，溫度變化，風吹雨淋等外界條件的影響，而出現的褪色，變色，龜裂，粉化和強度下降等一系列老化的現象。其中紫外線照射是促使塑料老化的關鍵因素。
一、碳弧氙燈老化試驗機檢測標準：
GBT1767-1979漆膜耐候性測定法
AATCC111-2003織物耐候性：暴曬于日光和氣候環境下
JBZQ3571-1986硫化橡膠耐候性試驗方法
GBT3511-2008硫化橡膠或熱塑性橡膠耐候性
JBZQ3571-1986硫化橡膠耐候性試驗方法
JISD0205-1987汽車零件耐候性試驗方法
CNS11232-1985氙弧燈式耐旋光性及耐候性試驗器
GB11793.3-1989pvc塑料窗力學性能、耐候性試驗方法
GBT11793-2008未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料門窗力學性能及耐候性試驗方法
二、測試方法：
自然氣候：自然的室外測試需要標本照射陽光，暴露在大氣中，它們或是直接或是用玻璃擋板。兩種基準氣候常被用來在美國測試產品：濕熱的亞熱帶佛羅里達氣候和干熱的亞利桑那州沙漠氣候。其他地方的氣候適合于其他市場，例如，Atlas在歐洲范圍內有25種氣候測試。室外測試常采用全年的照射、風化處理，這些處理隨著時間有所不同。
展開 【JY】橡膠支座精細化模擬與有限元分析注意要點
橡膠的初始剪切模量為：
體積模量為：
Yeoh模型的參數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的應力-應變曲線，由于在疊層橡膠支座模擬中體積模量只與D1 有關，可令 D2=D3=0，當取其C20=C30=0時，就成了Neo-Hookean模型，此時僅考慮應變能函數的線性部分，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，并根據下式進行計算獲得
橡膠本體拉伸試驗示意圖
（5）Ogden模型
以上本構模型都是以三個變形張量不變量為自變量，而Ogden模型的應變能函數則以三個主伸長比為自變量，在ABAQUS中采用的形式為
式中參數均為材料參數，必須由由橡膠試驗獲得。
展開 橡膠襯套疲勞仿真技術
5、橡膠襯套疲勞仿真典型案例
下圖是某懸置襯套的疲勞仿真計算結果。可以看出損傷最大位置和應力應變的最大位置是不同的，所以有必要進行疲勞仿真分析。
橡膠疲勞仿真技術，目前還有很多難題需要攻關解決。橡膠的大應變計算還是不穩定：比如橡膠材料種類繁多，不同產家的橡膠配方也不一樣，我們只完成了幾種橡膠的材料試驗，也花費了大量的經費，每種橡膠都進行材料試驗，肯定是不切實際的。比如，仿真結果與實際結果的差異，還需要進一步的對標。所以，橡膠疲勞仿真技術的發展，任重而道遠！
本文來自上汽安全與CAE技術
展開 橡膠=汽車半條命：淺談ABAQUS橡膠大變形仿真5大注意事項
例如上圖中的橡膠柱壓縮試驗的仿真中，對上下金屬板的采取不同的處理方法，其計算的收斂性有較大的不同
圖2，左側考慮金屬板；右側未考慮金屬板
(二)接觸與約束的設定
通過修改接觸與約束的相關參數可以使分析計算更容易收斂，但是需要注意分析模型與實際試驗的擬合度。例如圖3所示，左邊為考慮硫化工藝，在金屬與橡膠的接觸面上設置為綁定約束，右圖直接設置為接觸摩擦約束，雖然分析更容易收斂，但是其與實際的試驗情況不相吻合，分析誤差較大。
圖3、不同接觸與約束參數對仿真的影響
(三)網格參數的設定
1：網格尺寸的選擇
有限元網格的分布形式也影響橡膠彈性特性預測的精度。較細的網格單元收斂速度緩慢，且容易發生單元體積鎖死，而太粗的網格會影響計算的精度。通常在進行初始網格劃分時．需特別注意大變形區的網格形態，開始盡量采用粗網格劃分。以降低分析的復雜程度。然后根據問題的類型和分析結果進行網格重劃分，盡可能使網格發生大變形后仍具有良好的單元幾何形態。
圖4、不同網格尺寸對大變形仿真的影響（左1mm/中2mm/右3mm）
2：網格階次的選擇
在大變形的仿真計算中，建議優先選用線性單元，一階單元較二階單元能更好地模擬橡膠的扭曲大變形，不易發生單元畸變。
圖5、不同網格屬性對大變形仿真的影響（左：二階單元 /右一階單元）
此外還應設置盡可能小的時間步長，以保證求解結果的精度和可靠性。并對結果作仔細檢查，以確定原始測試數據是否涵蓋了模型的變形模式和最大應變。以上均為常規手段，對于一些較為復雜的模型仍不能做到較好的收斂。那么針對一些復雜模型，就用應用一些非正常手段——網格重繪技術。
展開 輪胎滾動阻力試驗臺
六自由度輪胎耦合汽車道路模擬試驗臺(輪胎試驗),
輪胎滾動阻力試驗臺,
發動機扭矩脈動（模擬）試驗系統,
變速箱(MT,AMT,AT,CVT)試驗臺,
同步器試驗臺,
轉向管柱試驗臺,
制動器試驗臺,
轉向系統試驗臺,
液壓和電的減震器試驗臺,
彈性（橡膠）元件試驗臺,
車輪（徑向）試驗臺,
懸架參數(K&C)試驗臺,
車門和車頂強度試驗臺,
安全帶固定點試驗臺,
座椅和頭枕強度試驗臺,
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展開 
某汽車動力總成橡膠懸置疲勞計算
橡膠懸置的疲勞破壞形式以橡膠主簧失效居多，因此橡膠主簧的疲勞對整個懸置系統的壽命起著決定性的作用。今年來隨著有限元技術的不斷成熟，用有限元法來分析橡膠材料的疲勞破壞被各國學者廣泛采用。某動力總成橡膠懸置在臺架疲勞中出現橡膠主簧斷裂現象，如圖1 所示。由圖可知，橡膠主簧斷裂處位于主簧下側圓角處。此懸置臺架疲勞要求在特定的疲勞工況及特定的試驗頻率下，橡膠主簧40 萬次不出現裂紋，但是試驗懸置在27 萬次時失效，出現橡膠主簧斷裂現象。
圖1 失效橡膠懸置疲勞斷裂示意圖
針對此問題，首先采用ABAQUS 對失效懸置進行剛度與應變進行分析，找出失效懸置主簧斷裂與有限元計算結果之間的一致性；然后根據失效懸置與計算結果對原懸置重新進行結構設計，并利用ABAQUS 預測新結構懸置的應變與疲勞特性；最后通過臺架疲勞試驗驗證此懸置的實際壽命。
2 失效懸置有限元分析
2.1 模型描述
此懸置為某汽車動力總成前懸置，懸置外管與動力總成側支架固連接，懸置芯子與車身側支架固連接，如圖2 所示。
圖2 懸置裝車邊界
由于Z 方向是懸置主要受力方向，在臺架疲勞試驗中，主要對懸置主方向Z 向進行疲勞驗證；疲勞試驗在MTS 單軸疲勞試驗機上通過特制工裝分別連接懸置外管及懸置芯子進行試驗，作動缸在懸置芯子端加載模擬懸置實際受載。
2.2 懸置結構有限元模型
橡膠材料的彈性特性表現為超彈性行為，其具有某種形式的應變能函數，可通過該應變能函數推導出應力-應變關系。根據不同的應變能函數可得到各種不同的橡膠超彈性本構模型。由于ABAQUS 擁有豐富的橡膠超彈性本構模型、較強的非線性與接觸計算功能，故采用ABAQUS 軟件對此懸置進行有限元分析。
展開 運用達索系統SIMULIA Isight進行橡膠懸置材料參數反求
1、綜述
對橡膠制品進行準靜態分析需要用到橡膠超彈性本構模型，需要對標準式樣進行單軸拉伸、平面拉伸、雙軸拉伸等試驗，代價較高。根據橡膠懸置的剛度試驗結果，在Isight中集成Abaqus，實現橡膠超彈性本構模型參數優化，從產品剛度試驗反推橡膠材料參數。
2、有限元模型
懸置結構如圖1，金屬內圈耦合到中心點上，用于施加載荷。采用六面體網格劃分，橡膠采用C3D8H、C3D6H單元，金屬采用C3D8I單元。橡膠采用Mooney-Rivilin模型，初始值根據橡膠硬度確定，C10=0.384，C01=0.027。金屬采用彈性材料，彈性模量為205000MPa。摩擦系數為0.3。
圖1 懸置結構
懸置加載過程分為2步。Step1 懸置安裝，外圈沿徑向收縮1.5mm，需要建立圓柱坐標系實現。Step2 懸置加載，給rigid耦合點沿+z方向6.8mm位移，輸出Step2中加載點的力和位移。
加載過程動畫如圖2，加載結束后的Mises應力如圖3(a)，力位移曲線如圖3(b)。在預載的作用下，加載點的初始位置發生了改變，因此在算剛度時應減去初始位移。
展開 干冰清洗機過質保期后維修問題？東莞配件維修實力廠家
勝明DS02干冰清洗機配件耐低溫軟管，也被稱為出冰軟管；由于干冰的低溫-78度，-般的軟管承受不了這種低溫，因此我們采用的是進口氟硅橡膠材料多次試驗而來，最低溫度可達-90度，拖拉十萬次是沒有問題。
選擇合適的干冰清洗設備，有效提升企業生產效率，推薦選擇東莞勝明DS02干冰機，有完善的售后服務體系。詳細可咨詢李先生：15724026335。
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
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，擬合相關試驗參數，得到了橡膠材料的Ogden本構模型及相關參數。
