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摘 要：基于ABAQUS-Python提出了一種橡膠-金屬襯套快速仿真技術。該技術將典型橡膠-金屬襯套結構參數(shù)化，并通過開發(fā)的獨立圖形用戶界面和ABAQUS腳本程序，實現(xiàn)自動前處理、仿真計算和后處理；讀取仿真結果文件中力、扭矩、位移和角度值，采用最小二乘法計算出多向靜剛度值，導出應力、應變等云圖；對比仿真與實測結果，誤差在10%以內，滿足工程化應用要求。

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(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接觸。分析在加載過程中該模型的應力和變形情況。

下面以對橡膠柱的壓縮試驗的仿真分析為例，簡述一下針對橡膠大變形仿真過程中需要注意的幾點：圖1、理想與現(xiàn)實的差距(一)模型的簡化對于一個工業(yè)數(shù)模，常常需要進行一些合理的模型簡化，但不可過度簡化。

在轉角為0.005rad、0.01rad和0.015rad的情況下，對橡膠隔震支座進行了水平力學性能試驗，試驗結果表明，支座水平剛度會隨轉角的增大而減小。然后，運用ABAQUS軟件進行了有限元模擬分析，對試驗結果和有限元結果進行對比驗證。最后，通過ABAQUS軟件對有初始轉角的橡膠隔震支座進行了參數(shù)分析。

06 — 基于自熱溫升的橡膠疲勞仿真 6.1撕裂與疲勞及其溫度相關性 6.2基于自熱溫升的橡膠疲勞壽命仿真流程

如圖2所示圖2、有限元分析模型ABAQUS軟件仿真過程●Part模塊打開ABAQUS軟件，在其Part模塊選擇Create Part，自動進入草圖模塊依據(jù)圖3所示尺寸分別創(chuàng)建橡膠、壓頭和密封槽三個部件。圖3、模型尺寸示意圖●Property 模塊由于兩個金屬部件被創(chuàng)建為解析剛體，其不用附加屬性。

由于橡膠材料具有超彈性能，當受到較大外載時，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。

本文將以一個懸置膠合件仿真的實例講解一下如何利用ABAQUS來獲取其三個方向的靜態(tài)特性。所用膠合件的數(shù)模圖如圖1所示。其設計圖紙上標注的三向剛度如表1所示，膠料硬度是邵氏50±5度。圖1 膠合件結構表1設計要求1、 網格劃分采用HYPERMESH對圖一懸置進行網格劃分到的有限元模型如圖2所示。

圖7 單自由度橡膠減振器系統(tǒng)傳遞函數(shù)通過試驗曲線可得該單自由度橡膠減振器系統(tǒng)的共振頻率為89Hz，試驗值與仿真值的相對誤差為1.25%。仿真曲線與試驗曲線在峰值處吻合的比較好，在共振點之后的衰減梯度上有一定誤差，從仿真過程來看可能是橡膠與支架接觸的接觸屬性設置上存在誤差。

圖5應力云圖5結論本案例針對橡膠圈進行了一個簡單的大變形分析，從應力云圖來看，仿真結果很好模擬了橡膠圈在壓縮時候的大變形行為，后續(xù)可以單獨提取最大變形處的應力應變曲線等，對產品的設計有一定的參考意義。

其中SIMULIA Abaqus作為非線性仿真的權威軟件，提供針對塑料和橡膠仿真全方位支持，包括豐富的材料本構模型、非線性求解技術、優(yōu)秀的前后處理等。同時SIMULIA也提供其他多物理場仿真軟件，能夠實現(xiàn)與Abaqus軟件的聯(lián)合仿真。例如結合Isight用于橡膠非線性材料參數(shù)標定、塑料件、橡膠件性能優(yōu)化等工作。這對于確保前期產品設計滿足性能要求是非常重要的。

2、基于ABAQUS的橡膠襯套應力應變計算 基于ABAQUS軟件，選擇合適的橡膠本構模型，就可以進行橡膠襯套的應力應變計算。橡膠襯套因為要保證整車的NVH性能，一般運動行程都很大，因而襯套的應變極大，應力應變非線性計算時，容易不收斂，無法進行下一步的疲勞計算。

一、部件 由于本文主旨是為介紹橡膠剛度仿真的過程，所以選用了結構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。

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模型，用戶可以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和材料的力學行為特征做出選擇。通過擬合實驗數(shù)據(jù)，確定所選本構方程中的系數(shù)，這些過程在程序中可自動完成。

06 — 基于自熱溫升的橡膠疲勞仿真 6.1撕裂與疲勞及其溫度相關性 6.2基于自熱溫升的橡膠疲勞壽命仿真流程

這篇文章，我們介紹ABAQUS關于橡膠材料模型的建模方法。橡膠材料(如熱塑性塑料)主要用于輪胎、消費品、醫(yī)療或密封等工業(yè)領域的解決方案，但橡膠也存在于許多其他工程領域。今天，我將介紹ABAQUS在密封領域中橡膠模擬的應用，以顯示它高效強大的橡膠建模能力。 在密封領域的設計階段使用仿真手段為解決方案提供指導正在成為一個必要的步驟，可以幫助識別和更好地了解產品的行為。

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(shù)據(jù)（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。

Abaqus 通過穩(wěn)定性檢查來確定可能出現(xiàn)不穩(wěn)定的應變值大小，并在 DAT 文件中給出相應的警告信息。6）如果用戶希望快速錄入和確定橡膠材料的力學特性參數(shù)，建議大家使用Abaqus軟件內置的Python開發(fā)接口實現(xiàn)。文章來源： 力學與Abaqus仿真