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Abaqus仿真橡膠接頭的充氣和拉伸過程（1）背景實物整體圖如下：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，加固環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接觸。分析在加載過程中該模型的應力和變形情況。

單軸拉伸試驗與仿真 概述單軸拉伸試驗是基本的材料力學性能測試試驗，本文采用ABAQUS軟件模擬其試驗過程。 模型設置模型難點在材料設置上，采用韌性損傷準則，考慮應力三軸度，損傷演化等。 應在場變量輸出中勾選剛度退化、損傷起始準則及單元刪除。3. 結果對比頸縮斷裂

在橡膠產品的設計與仿真中，仿真結果的可靠性，首先取決于輸入的材料模型是否準確。一個僅基于單軸拉伸數據構建的模型，可能嚴重偏離材料在多軸真實受力下的行為，導致剛度、壽命等性能預測錯誤或設計過度保守。我們提供的系統化測試服務，旨在通過一系列標準試驗，完整刻畫橡膠材料在各種變形模式下的力學響應，為您構建高保真度的仿真模型提供堅實的數據基礎。

橡膠是超彈性材料，他們可以承受很大的變形，而不發生塑性應變。ABAQUS有幾種超彈性材料模型，可以捕捉大多數商業橡膠的響應。描述模型的參數可以很容易地與實驗數據進行擬合和對比。例如，您可以進行拉伸測試，然后在ABAQUS中使用該測試數據作為輸入。內部通過數值擬合自動獲得參數。ABAQUS支持四種實驗：單軸拉伸、等軸拉伸、剪切和體積試驗。粘彈性橡膠材料中另一個非常重要的特性叫做粘彈性。

已知：鋼材的彈性模量206e3MPa,泊松比0.3；橡膠則有三組試驗數據：單軸拉伸，雙軸拉伸，平面剪切試驗數據如下表1 單軸拉伸試驗數據表2 雙軸拉伸試驗數據表3 平面剪切試驗數據橡膠支座的幾何尺寸均已知（該圖是通過支座旋轉軸的一個半切面）【問題分析】 分析類型：靜力學分析 非線性考慮：因為有大變形，需要考慮幾何非線性；橡膠也鋼材緊密結合

圖1 超彈性材料數據的輸入圖2 材料評估 用戶可以在Abaqus/CAE 中輸入下列實驗數據：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

? 如果試驗數據有限（例如，只有單軸拉伸數據），一定不要使用本模型！ （三）Marlow 模型 ? Marlow 模型是最常用的第一不變量模型，在標準施加荷載方式（單軸、雙軸或平面）下，它能夠準確地生成試驗數據。

Yeoh本構方程得到的應變能與試驗結果較吻合，可由簡單的單軸拉伸試驗擬合出材料參數，進而用來預測其他的力學行為，常用于橡膠制品結構的大變形分析[5,6]。本文采用Yeoh本構，參數為實測結果經擬合得出。

圖1 超彈性材料數據的輸入圖2 材料評估 用戶可以在Abaqus/CAE 中輸入下列實驗數據：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

以下為我司測試所得拉伸試驗曲線與擬合曲線對比圖：平面拉伸試驗曲線與擬合曲線對比圖單軸拉伸試驗曲線與擬合曲線對比圖等雙軸拉伸試驗曲線與擬合曲線對比圖?我們的價值：提供體系化的解決方案易瑞博科技專注于為橡膠與復合材料研發提供專業的測試與仿真解決方案。

ABAQUS能夠擬合下面的試驗數據： 單軸拉伸和壓縮； 等雙軸拉伸和壓縮； 平面拉伸和壓縮（純剪）； 體積拉伸和壓縮。對于超彈性材料的試驗數據須作為名義應力和名義應變的值提供給ABAQUS軟件。以材料Santoprene為例進行評估：材料評估功能通過執行標準試驗選擇合適的材料模型, 檢查超彈性材料的預測行為.a.

在Abaqus中新建材料 2. 選擇未知應變勢能模型，輸入單軸拉伸實驗數據 3. 輸入上表中的名義應力（nominal stress）和名義應變（nominal stress）實驗數據。

? 在 Abaqus 中對單個單元軸向拉伸試驗做了測試? 所有的材料參數均由 Abaqus 自動評估得到。

07 — 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。

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。

圖3 單軸壓縮載荷隨材料變形的變化曲線聲明：本文僅根據理論推導、半經驗公式及仿真分析進行了Mooney?Rivlin模型本構參數的確定，有條件應根據實際實驗具體確定經驗公式及比值，但可參照本文的仿真計算方法開展參數對比確定。參考文獻：[1]American Society for Testing and Materials. (2001).