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黏彈性分析簡介Moldex3D黏彈性分析模塊能協(xié)助顯示塑料的黏彈性機制。因此，能顯示充填／保壓及冷卻階段時的流動殘留應(yīng)力。此外，在仿真翹曲、退火及光學(xué)制程時也能考慮黏彈性的影響，使結(jié)果預(yù)測更合理也更精確。Moldex3D黏彈性分析模塊功能導(dǎo)覽在拉伸松弛實驗中，典型塑料最常觀察到的行為如下圖所示。在溫度低時，彈性模數(shù)高，塑料是硬而脆的（玻璃區(qū)域，區(qū)域1）。

本貼采用的驗證算例引用于文獻(xiàn)《黏彈性人工邊界在ABAQUS中的實現(xiàn)及地震動輸入方法的比較研究》-巖土力學(xué)與工程學(xué)報-馬笙杰等。 下面是建模介紹和模擬結(jié)果與文獻(xiàn)結(jié)果的對比驗證。二、模型建立 通過場外垂直入射sv波算例來驗證黏彈性邊界設(shè)置和地震動輸入的準(zhǔn)確性。

雖然不同塑料材料在黏彈態(tài)時，因分子結(jié)構(gòu)的不同所表現(xiàn)出來的外觀特性也會有所不同，例如像一般彈性體或橡膠(elastomer or rubber) 跟結(jié)晶性塑料的比較上而言，其主要的差異是在彈性模數(shù)(elasticmodulus) 上的不同，當(dāng)在黏彈態(tài)區(qū)域時，表現(xiàn)在外觀性質(zhì)上也就有軟質(zhì)、硬質(zhì)特質(zhì)上的差異，但是在組態(tài)上還是會有黏彈態(tài)的區(qū)域。

聚合物本身由兩個物理參數(shù)來表征：黏度弛豫時間由于這個問題是無量綱的，為了模擬黏彈性細(xì)絲變細(xì)時的動力學(xué)，我們使用了兩個無量綱參數(shù)：Deborah 數(shù)（無量綱聚合物溶液弛豫時間）Ohnesorge 數(shù)（慣性-毛細(xì)和黏性-毛細(xì)時間尺度之比）模擬結(jié)果我們可以確定黏彈性絲在不同時間步長的演變，如下圖所示，這與文獻(xiàn)中現(xiàn)有的實驗和模擬結(jié)果非常吻合（參見教程模型文檔中的參考文獻(xiàn)

論文鏈接：https://doi.org/10.11939/jass.20220136 標(biāo)簽：粘彈性邊界 黏彈性邊界 等效節(jié)點力 靜動力耦合模擬 靜動力邊界條件轉(zhuǎn)換 黏彈性邊界 疊加原理 地震反應(yīng) ABAQUS

（1）在變形分析環(huán)節(jié)，對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，求解每個加載時刻有限元模型中各積分點的應(yīng)變狀態(tài)；（2）在熱源計算環(huán)節(jié)，對應(yīng)每一加載時刻，將變形分析中對應(yīng)的載荷頻率、應(yīng)變狀態(tài)（動態(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(shù)和問題的熱邊界條件進(jìn)行Abaqus熱分析，

為什么使用黏彈性分析仿真(VE)?塑料高分子具有部分黏性與部分彈性的特質(zhì)，并且黏彈性的效應(yīng)在不同的溫度與剪切變形下黏彈性質(zhì)均不同。如果僅使用一般流體及彈性模型，要正確地描述黏彈及相關(guān)性質(zhì)在成型過程中的變化與行為是非常困難的。為了讓材料性質(zhì)對產(chǎn)品的質(zhì)量與結(jié)構(gòu)的影響更逼近真實，設(shè)計者需要有專業(yè)的CAE分析工具來預(yù)測流動行為及材料變化。

（1）在變形分析環(huán)節(jié)，對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，求解每個加載時刻有限元模型中各積分點的應(yīng)變狀態(tài)；（2）在熱源計算環(huán)節(jié)，對應(yīng)每一加載時刻，將變形分析中對應(yīng)的載荷頻率、應(yīng)變狀態(tài)（動態(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(shù)和問題的熱邊界條件進(jìn)行Abaqus熱分析，

在有限元模擬中，重復(fù)移動載荷（Repeated moving pressure）是結(jié)構(gòu)受力分析中用于等效模擬接觸載荷的一個重要手段，尤其在輪軌接觸、滾珠接觸、焊接熱源移動等問題研究中極為常見。本文主要介紹ABAQUS中橢圓形移動載荷定義、法向和切向載荷模擬、子程序DLOAD和UTRACLOAD編程實現(xiàn)，實現(xiàn)建議與注意事項。

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(yīng)變問題。1.2 超彈性材料本構(gòu)方程的選擇針對橡膠這種超彈性材料，本文采用常用的兩參數(shù)Mooney-Rivlin材料模型來進(jìn)行模擬。對于大多數(shù)橡膠材料，在應(yīng)變?yōu)?50%以內(nèi)時，采用兩參數(shù)Mooney-Rivlin材料模型可以得到合理的近似值。2.

2、 幾何模型與材料參數(shù)（1） 模型構(gòu)建：建立三維實體模型模擬玻璃板，尺寸為178×127×0.3（需根據(jù)實際場景設(shè)定具體參數(shù)），圖1模型構(gòu)建（2） 材料屬性：定義玻璃板的熱物理參數(shù)（如導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、熱膨脹系數(shù)）與力學(xué)參數(shù)（如彈性模量、泊松比），考慮材料屬性隨溫度的非線性變化（如需）。

非線性黏彈性研究的是 大變形、長時間的應(yīng)力作用下高分子液體的流變行為，如毛細(xì)管流變儀測試剪切黏度，研究的就是非線性黏彈性中的黏性行為，且屬于穩(wěn)態(tài)黏彈性。大多數(shù)高分子液體屬于假塑性 流體，其流動過程中存在剪切變稀現(xiàn)象。關(guān)于高分子液體非線性黏彈性的另一個重要組成部分──彈性效應(yīng)，其表現(xiàn)更為多樣，原理也更為復(fù)雜。

所以了解物質(zhì)的黏彈效應(yīng)對于在射出成型制程當(dāng)中保有良好質(zhì)量以至于產(chǎn)品也相當(dāng)關(guān)鍵。目前存在了各種不同的數(shù)學(xué)模型來表達(dá)物質(zhì)的黏彈性，以下概述Moldex3D支持的多個模型： 線性微分模型(Linear Differential Model) ?UCM模型 (上對流Maxwell模型) 此模型以線性或準(zhǔn)線性的方式來描述塑料的黏彈性，可看作將黏性及彈性分開來串連。

為什么使用黏彈性分析仿真(VE)?塑料高分子具有部分黏性與部分彈性的特質(zhì)，并且黏彈性的效應(yīng)在不同的溫度與剪切變形下黏彈性質(zhì)均不同。如果僅使用一般流體及彈性模型，要正確地描述黏彈及相關(guān)性質(zhì)在成型過程中的變化與行為是非常困難的。為了讓材料性質(zhì)對產(chǎn)品的質(zhì)量與結(jié)構(gòu)的影響更逼近真實，設(shè)計者需要有專業(yè)的CAE分析工具來預(yù)測流動行為及材料變化。

式中：E50ref為對應(yīng)參考圍壓σref時的E50模量；σ3為第三主應(yīng)力；c為黏聚力；φ為摩擦角；m為與土體性質(zhì)有關(guān)的冪指數(shù)。式中：Eurref為對應(yīng)參考圍壓σref時的Eur模量。式中：σ1為第一主應(yīng)力；f為處于破壞時的狀態(tài)；Rf為破壞比。

4）黏彈性 (Viscoelasticity) 會顯示所選材質(zhì)黏彈性模型的參數(shù)和值。也會顯示選擇具有所選黏彈性模型方程式的材質(zhì)。唯有具黏彈性屬性的材料才可使用 [黏彈性] (Viscoelasticity)。White-Metzner模型的 G' 與 G" 代表儲存模數(shù) (Storage Modulus) 與損失模數(shù)(Loss Modulus)。