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1背景及意義橡膠密封圈廣泛應用于密封結(jié)構中，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。

③幾何的非線性：即位移的大小對結(jié)構的響應發(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心的問題。

超彈性材料如橡膠等在醫(yī)療器材、工業(yè)、建筑和國防中隔震、絕緣等方面具有廣泛應用。 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）。 橡膠本構關系非常復雜。

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。

在 Abaqus 仿真環(huán)境中，針對軟體機器人的超彈性材料本構，主要存在兩種主流賦予方式：一是直接調(diào)用內(nèi)置的Mooney-Rivlin 應變勢能模型，適用于常規(guī)彈性體（如硅橡膠）的快速仿真；二是通過UHYPER.for 用戶子程序自定義應變勢能，適配新型超彈性材料（如梯度彈性體、仿生彈性體）的特殊力學行為。

表2 產(chǎn)品參數(shù)表3 仿真和實測值4 結(jié)論本文基于ABAQUS-Python接口，進行ABAQUS二次開發(fā)；開發(fā)獨立于ABAQUS的圖形用戶界面，得出如下主要結(jié)論。(1) 該方法和過程可實現(xiàn)橡膠-金屬襯套制品的有限元快速分析。前處理、計算、后處理等工作可自動完成，仿真分析可在8～15 min內(nèi)完成，極大地提高了分析效率。

關于 Abaqus 中的超彈性材料，還應注意以下問題：1）Abaqus中默認橡膠材料行為是彈性的、各向同性的；2）分析過程中必須考慮幾何非線性效應（設置 Nlgeom 為 ON）；3）對于 Abaqus/Standard 分析，默認情況下假定超彈性材料是不可壓縮的（泊松比等于0.5），為了幫助分析收斂，可以將該值設置為大于0.495；對于 Abaqus/Explicit

關于 Abaqus 中的超彈性材料，還應注意以下問題：1）Abaqus中默認橡膠材料行為是彈性的、各向同性的；2）分析過程中必須考慮幾何非線性效應（設置 Nlgeom 為 ON）；3）對于 Abaqus/Standard 分析，默認情況下假定超彈性材料是不可壓縮的（泊松比等于0.5），為了幫助分析收斂，可以將該值設置為大于0.495；對于 Abaqus/Explicit

從圖中可以清晰地看到橡膠圈在受到壓縮和流體壓力作用下的變形情況。這些結(jié)果為我們提供了寶貴的參考信息，有助于我們更好地理解和優(yōu)化橡膠圈密封的設計。運動和壓縮變形效果局部放大圖展示流體壓力的擠壓效果六、總結(jié)與展望 通過ANSYS Workbench的有限元分析，我們成功地對橡膠圈密封進行了精確的模擬和計算。

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。

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。

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。

眾所周知，橡膠作為不可壓縮材料，具有很強的材料非線性，在計算過程中，往往會因為產(chǎn)生過大的變形導致網(wǎng)格畸變嚴重，求解終止。不僅如此，橡膠材料計算過程中往往還會帶有復雜的幾何非線性和接觸非線性，使求解收斂難度進一步提高，本篇文章將介紹在Workbench中如何對橡膠計算的收斂進行調(diào)試。

模型太大的話會導致求解的方程太大，不需要的不重要的接觸最好從模型當中去除。這樣的話對結(jié)果影響也不會很大，而且可以是計算時間大大的減少。使用ABAQUS，在很多情況下會出現(xiàn)結(jié)果不收斂。我根據(jù)自己的實踐，談談自己的看法。(1) 你得自己對模型十分熟悉，閉著眼睛就能夠知道，如果能夠運行下去，各個物體將是怎么變形……等等。絕對不要出現(xiàn)對模型本身理解的錯誤。

材料屬性包括Mullins效應、永久變形(用金屬塑性材料模型模擬)、超彈性(Yeoh材料模型)。Mullins效應是填充橡膠材料發(fā)生變形時產(chǎn)生的應力軟化現(xiàn)象。本例包括以下三方面的分析： (1)材料屬性的校準 已知的數(shù)據(jù)包括一組單向試驗數(shù)據(jù)、一組應力-塑性應變試驗數(shù)據(jù)、0.099/0.26/0.51應變水平的加載/卸載循環(huán)變形試驗數(shù)據(jù)。