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③幾何的非線性：即位移的大小對結(jié)構(gòu)的響應發(fā)生影響，包括大轉(zhuǎn)動、大位移、幾何剛性化等問題．在橡膠制品的仿真分析過程中，以上三種非線性類型均有涉及，如果分析設置不當，極其容易導致求解困難，特別是對變形復雜（比如和多個不規(guī)則邊界接觸、變形很大等）情況。這樣一來，如何實現(xiàn)橡膠制品大變形的仿真便成我們較為關(guān)心的問題。

1背景及意義橡膠密封圈廣泛應用于密封結(jié)構(gòu)中，諸如金屬管道連接處的密封、混凝土框架橫梁之間的潤滑密封等。橡膠圈的材料選取、形狀的設計及受力大小對其密封性能有很大的影響，然而在實際壓縮試驗過程中很難觀測到其受力變形的瞬態(tài)大變形行為。通過ABAQUS有限元分析可以得到橡膠圈的受力變形過程，對產(chǎn)品的設計及優(yōu)化具有較大的幫助，也有利于縮短研發(fā)周期，降低經(jīng)濟成本。

本文利用Abaqus模擬大變形的橡膠，具體步驟如下。1、在Abaqus/CAE Sketch模塊中作出模型草圖，如圖1所示，然后在Part模塊中分別建立Push、Rubber、Base三個部件。其中Push為解析剛體，Base為離散剛體。

并在ABAQUS中建立了一座典型的大跨度連續(xù)梁橋有限元模型，利用增量動力分析方法，定量比較了兩種支座模型的地震響應結(jié)果。

在ABAQUS中，幾何非線性即大變形可在分析步 (Step) 中選擇開啟，開啟后在分析過程中會考慮到幾何非線性。材料庫中有豐富的材料可供選擇，對于橡膠材料可選擇超彈性、粘彈性。

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。

在轉(zhuǎn)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(jié)果表明，支座水平剛度會隨轉(zhuǎn)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(jié)果和有限元結(jié)果進行對比驗證。最后，通過ABAQUS軟件對有初始轉(zhuǎn)角的橡膠隔震支座進行了參數(shù)分析。

橡膠材料的應力-應變行為是彈性的，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)系非常復雜。在大量的實驗數(shù)據(jù)的基礎上，人們建立起來很多理論模型來描述橡膠的力學特征。

? 也能夠很好地表示其他模型? Ogden 模型 (續(xù))? 如果變形范圍較大，該模型能夠較準確地模擬橡膠材料。

這樣，從實驗中也只能獲得有限的信息，而從數(shù)值模擬中可以研究數(shù)百個變量，并且可以預測其行為，而不需要付出很大的代價。建立準確的材料模型超彈性在任何有限元分析中，最重要的事情之一就是要對材料有一個很好的描述。橡膠是超彈性材料，他們可以承受很大的變形，而不發(fā)生塑性應變。ABAQUS有幾種超彈性材料模型，可以捕捉大多數(shù)商業(yè)橡膠的響應。描述模型的參數(shù)可以很容易地與實驗數(shù)據(jù)進行擬合和對比。

因筆者試驗構(gòu)件中需要用到一些橡膠墊層來緩沖混凝土接觸面的內(nèi)力，因此近期學習了一下橡膠材料如何在abaqus中進行輸入相應參數(shù)。在此非常感謝“兵心依舊”大佬提供的幫助。那么，我們來看看橡膠材料如何在abaqus中進行設置吧！ 橡膠是一種變形大的 超彈性材料 ，所以我們要使用超彈性材料來進行定義。我們可以使用 mooney-rivlin本構(gòu)模型 來表示橡膠的變化行為。

可見變形僅發(fā)生在與橫截面平行的平面內(nèi)，因此這類問題稱之為平面應變問題。可推導得應力分量σx、σy、τxy僅為xy的函數(shù)，而σz=ν(σx+σy)≠0，τzx=τzy=0。對于圖1中的橡膠密封墊，顯然是可以由三維的空間問題簡化為二維的平面應變問題。

W=C10 (I1-3)+C20 (I2-3)2+C30 (I1-3)3 (2)式中：W為應變能函數(shù)，C10、C20、C30為材料常數(shù)；I1為Cauchy-Green變形張量的第一基本不變量。Yeoh本構(gòu)方程得到的應變能與試驗結(jié)果較吻合，可由簡單的單軸拉伸試驗擬合出材料參數(shù)，進而用來預測其他的力學行為，常用于橡膠制品結(jié)構(gòu)的大變形分析[5,6]。

因筆者試驗構(gòu)件中需要用到一些橡膠墊層來緩沖混凝土接觸面的內(nèi)力，因此近期學習了一下橡膠材料如何在abaqus中進行輸入相應參數(shù)。在此非常感謝“兵心依舊”大佬提供的幫助。那么，我們來看看橡膠材料如何在abaqus中進行設置吧！ 橡膠是一種變形大的 超彈性材料 ，所以我們要使用超彈性材料來進行定義。我們可以使用 mooney-rivlin本構(gòu)模型 來表示橡膠的變化行為。

本實例是ANSYS與ABAQUS比較之系列的第7個例子，該例子主要說明超彈性材料的受壓分析。本篇1使用ABAQUS分析，下篇2將使用ANSYS進行分析【問題描述】一橡膠支座如下圖所示下鋼板底面被豎直支撐，在上鋼板頂面上施加0.5MPa的壓力，要求對橡膠支座做壓縮仿真。

延伸閱讀：橡膠疲勞 ≠ 金屬疲勞：熱效應總結(jié)04PART橡膠材料的疲勞分析需要建立專門的方法體系：通過臨界平面分析準確評估平均應變效應，采用非線性插值方法處理大變形問題，建立熱-力-老化多物理場耦合框架分析熱相關(guān)問題。這些方法的綜合運用，有助于提高橡膠部件疲勞壽命預測的準確性，為產(chǎn)品設計提供可靠依據(jù)。

橡膠這種超彈性材料在醫(yī)療器材、工業(yè)、建筑和國防中等都具有廣泛的應用。但橡膠的本構(gòu)關(guān)系非常復雜，在大量試驗數(shù)據(jù)的基礎上，人們建立了很多理論模型來描述其力學特征。本文主要對Abaqus中橡膠本構(gòu)模型的選擇進行簡單介紹。 一、概述 與金屬材料不同，橡膠在受力以后的變形非常復雜，并伴隨著大位移和大應變。