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本文就以O(shè)形密封圈為例帶你學(xué)習(xí)橡膠制品仿真分析：1、模型描述：如圖1所示，簡(jiǎn)易的管道連接示意圖，右圖為左圖的刨面圖。這樣我們可以清晰的到藍(lán)色部分為壓頭，金屬材質(zhì)；灰色部分為密封槽，金屬材質(zhì)；綠色部分為O形密封圈，橡膠材質(zhì)。

這是部分由于實(shí)際生產(chǎn)和仿真分析中存在誤差導(dǎo)致的，比如實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中膠料硬度會(huì)存在波動(dòng)，而仿真分析中采用的橡膠硬度是名義值；仿真分析中對(duì)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化和網(wǎng)格參數(shù)的選取會(huì)影響計(jì)算的準(zhǔn)確度。誤差值控制在10%以?xún)?nèi)，滿(mǎn)足工程化應(yīng)用的要求。經(jīng)過(guò)大量案例仿真的用時(shí)統(tǒng)計(jì)，本文涉及的橡膠-金屬襯套類(lèi)結(jié)構(gòu)，絕大多數(shù)產(chǎn)品的仿真分析可在8～15 min內(nèi)完成，極大地提高了分析效率。

在橡膠制品的仿真分析過(guò)程中，以上三種非線(xiàn)性類(lèi)型均有涉及，如果分析設(shè)置不當(dāng)，極其容易導(dǎo)致求解困難，特別是對(duì)變形復(fù)雜（比如和多個(gè)不規(guī)則邊界接觸、變形很大等）情況。這樣一來(lái)，如何實(shí)現(xiàn)橡膠制品大變形的仿真便成我們較為關(guān)心的問(wèn)題。

圖5應(yīng)力云圖5結(jié)論本案例針對(duì)橡膠圈進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單的大變形分析，從應(yīng)力云圖來(lái)看，仿真結(jié)果很好模擬了橡膠圈在壓縮時(shí)候的大變形行為，后續(xù)可以單獨(dú)提取最大變形處的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)等，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有一定的參考意義。

在ABAQUS中，幾何非線(xiàn)性即大變形可在分析步 (Step) 中選擇開(kāi)啟，開(kāi)啟后在分析過(guò)程中會(huì)考慮到幾何非線(xiàn)性。材料庫(kù)中有豐富的材料可供選擇，對(duì)于橡膠材料可選擇超彈性、粘彈性。

在轉(zhuǎn)角為0.005rad、0.01rad和0.015rad的情況下，對(duì)橡膠隔震支座進(jìn)行了水平力學(xué)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，支座水平剛度會(huì)隨轉(zhuǎn)角的增大而減小。然后，運(yùn)用ABAQUS軟件進(jìn)行了有限元模擬分析，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果和有限元結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。最后，通過(guò)ABAQUS軟件對(duì)有初始轉(zhuǎn)角的橡膠隔震支座進(jìn)行了參數(shù)分析。

（1）在變形分析環(huán)節(jié)，對(duì)材料和減振元件施加設(shè)定的載荷歷史，采用超彈性本構(gòu)描述橡膠材料的力學(xué)行為，求解每個(gè)加載時(shí)刻有限元模型中各積分點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)；（2）在熱源計(jì)算環(huán)節(jié)，對(duì)應(yīng)每一加載時(shí)刻，將變形分析中對(duì)應(yīng)的載荷頻率、應(yīng)變狀態(tài)（動(dòng)態(tài)應(yīng)變幅值）以及熱分析中得到的溫度作為輸入變量，通過(guò)自編的Fortran語(yǔ)言子程序，計(jì)算得到各積分點(diǎn)的黏滯生熱率；（3）依已知的材料參數(shù)和問(wèn)題的熱邊界條件進(jìn)行Abaqus熱分析，

Abaqus仿真橡膠接頭的充氣和拉伸過(guò)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(guò)程中該模型的應(yīng)力和變形情況。

Abaqus有限元軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優(yōu)勢(shì)，為用戶(hù)提供了多種橡膠材料的本構(gòu)模型，用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和材料的力學(xué)行為特征做出選擇。通過(guò)擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定所選本構(gòu)方程中的系數(shù)，這些過(guò)程在程序中可自動(dòng)完成。

由于橡膠材料具有超彈性能，當(dāng)受到較大外載時(shí)，表現(xiàn)出高度非線(xiàn)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(qiáng)大的工程模擬的有限元軟件，其解決問(wèn)題的范圍從相對(duì)簡(jiǎn)單的線(xiàn)性分析到許多復(fù)雜的非線(xiàn)性問(wèn)題。ABAQUS 包括一個(gè)豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫(kù)。

本實(shí)例是ANSYS與ABAQUS比較之系列的第7個(gè)例子，該例子主要說(shuō)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(jìn)行分析【問(wèn)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(duì)橡膠支座做壓縮仿真。

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(dòng)力分析方法，定量比較了兩種支座模型的地震響應(yīng)結(jié)果。

3 襯套靜態(tài)性能計(jì)算 考慮到ABAQUS 軟件擁有豐富的材料本構(gòu)模型，較強(qiáng)的非線(xiàn)性分析能力，以及強(qiáng)大的接觸算法，因此選擇ABAQUS 作為橡膠襯套靜態(tài)性能計(jì)算工具。橡膠材料的超彈性本構(gòu)模型選用Mooney-Rivlin 模型。對(duì)于天然橡膠N50，其參數(shù)為C10=0.2897，C01=0.0599。

本文將以一個(gè)懸置膠合件仿真的實(shí)例講解一下如何利用ABAQUS來(lái)獲取其三個(gè)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(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)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(jié)構(gòu)表1設(shè)計(jì)要求1、 網(wǎng)格劃分采用HYPERMESH對(duì)圖一懸置進(jìn)行網(wǎng)格劃分到的有限元模型如圖2所示。

實(shí)例1、根據(jù)幾何數(shù)據(jù)建立襯套的有限元模型，橡膠與襯管之間用共節(jié)點(diǎn)連接：2、建立橡膠與內(nèi)外襯管之間的接觸，接觸方式為通用接觸：3、約束襯套外表面1-6自由度，在內(nèi)套管中心點(diǎn)施加X(jué)向的強(qiáng)制位移：4、建立Static分析步進(jìn)行靜力分析：5、分析結(jié)果如下：X向加載本文部分內(nèi)容參考：Abaqus官方幫助文檔文章來(lái)源：汽車(chē)研發(fā)中心