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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-金屬襯套結構參數化，并通過開發的獨立圖形用戶界面和ABAQUS腳本程序，實現自動前處理、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。

（1）在變形分析環節，對材料和減振元件施加設定的載荷歷史，采用超彈性本構描述橡膠材料的力學行為，求解每個加載時刻有限元模型中各積分點的應變狀態；（2）在熱源計算環節，對應每一加載時刻，將變形分析中對應的載荷頻率、應變狀態（動態應變幅值）以及熱分析中得到的溫度作為輸入變量，通過自編的Fortran語言子程序，計算得到各積分點的黏滯生熱率；（3）依已知的材料參數和問題的熱邊界條件進行Abaqus熱分析，

橡膠懸置膠合件作為發動機懸置系統的重要組成部分，其靜態力學特性對汽車的操縱穩定性起著重要作用，同時也是進行橡膠懸置動態特性預測的基礎。然而由于橡膠懸置復雜多變的結構形狀以及橡膠材料復雜的非線性特性，目前并沒有理想的模型或解析公式可以準確地描述其彈性特性與結構參數之間的關系，因而橡膠懸置的結構設計也沒有確定的方法，大多采用經驗設計和試驗修正的方法。

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。

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、理想與現實的差距(一)模型的簡化對于一個工業數模，常常需要進行一些合理的模型簡化，但不可過度簡化。

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圖3所示尺寸分別創建橡膠、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。

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。

圖7 單自由度橡膠減振器系統傳遞函數通過試驗曲線可得該單自由度橡膠減振器系統的共振頻率為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。

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分析。

該文章分享了車輪動態彎曲和動態徑向疲勞仿真分析，依據GB/T5909商用車輛車輪性能要求和試驗方法。涉及hypermesh和abaqus聯合仿真，包含具體操作步驟、徑向疲勞分析中等效徑向力的設置。

03無縫仿真對接擬合獲得的Prony級數、WLF方程等參數，可一鍵導入Abaqus、Ansys、Marc等主流CAE及Endurica 橡膠疲勞與耐久性分析軟件，直接用于您的實際產品仿真。可靠的動態仿真，始于對材料粘彈性的深刻洞察。

圖9、橡膠襯套的靜剛度仿真曲線 如果將我們的載荷換成如圖10的正弦加載曲線，我們還可以得到該硬度下，固定頻率的動剛度的遲滯曲線，進而得出其動剛度。 圖10、動態加載曲線、結果可視化云圖與遲滯曲線 下載地址：基于Abaqus的橡膠和粘彈性建模

（1）在變形分析環節，對材料和減振元件施加設定的載荷歷史，采用超彈性本構描述橡膠材料的力學行為，求解每個加載時刻有限元模型中各積分點的應變狀態；（2）在熱源計算環節，對應每一加載時刻，將變形分析中對應的載荷頻率、應變狀態（動態應變幅值）以及熱分析中得到的溫度作為輸入變量，通過自編的Fortran語言子程序，計算得到各積分點的黏滯生熱率；（3）依已知的材料參數和問題的熱邊界條件進行Abaqus熱分析，

Abaqus有限元軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優勢，為用戶提供了多種橡膠材料的本構模型，用戶可以根據實驗數據和材料的力學行為特征做出選擇。通過擬合實驗數據，確定所選本構方程中的系數，這些過程在程序中可自動完成。

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，能夠實現與Abaqus軟件的聯合仿真。例如結合Isight用于橡膠非線性材料參數標定、塑料件、橡膠件性能優化等工作。這對于確保前期產品設計滿足性能要求是非常重要的。