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在工程實踐中，橡膠部件的疲勞壽命預(yù)測常常面臨諸多挑戰(zhàn)。與金屬材料相比，橡膠表現(xiàn)出獨特的力學(xué)行為和失效機理，這使得傳統(tǒng)的疲勞分析方法往往難以直接應(yīng)用?；谖覀兇饲暗南盗醒芯?，現(xiàn)將橡膠疲勞仿真中的三個關(guān)鍵問題重新梳理，為工程實踐提供參考。

圖1 等效應(yīng)力云圖圖2 最大主應(yīng)變云圖 提取仿真結(jié)果中的載荷和變形曲線，如圖3所示，無論橡膠硬度50還是70，在變形低于1.5mm時，三組系數(shù)的計算結(jié)果幾乎無差異；變形較大時，所進行的三組MR系數(shù)中均是 C2/C1 為0.25時在其余兩組曲線中間，因此選定比值為0.25作為MR系數(shù)的計算參考是較為合適的參數(shù)，可盡可能減小誤差，適用于大多數(shù)橡膠材料的仿真計算。

作者：葉必軍 段小成 嚴(yán)妮娜 潘孝勇 作者單位：（寧波拓普聲學(xué)振動技術(shù)有限公司，寧波，315806） 文章來源：汽車NVH云講堂

本文將以一個懸置膠合件仿真的實例講解一下如何利用ABAQUS來獲取其三個方向的靜態(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)計要求1、 網(wǎng)格劃分采用HYPERMESH對圖一懸置進行網(wǎng)格劃分到的有限元模型如圖2所示。

對比了甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和聚甲基三乙氧基硅烷三種交聯(lián)劑對縮合型雙組分RTV硅橡膠硫化性能與力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，甲基三甲氧基硅烷作為交聯(lián)劑其硫化速率要快于另外兩種，但由其制得的縮合型雙組分 RTV 硅橡膠的拉伸強度等力學(xué)性能則低于聚甲基三乙氧基硅烷。聚甲基三乙氧基硅烷表干時間較長，究其原因是其具有較強的空間位阻效應(yīng)。

三、影響撕裂強度的因素 1.撕裂強度與橡膠分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系隨分子量增加,分子間的作用力增大,相當(dāng)于分子間形成了物理交聯(lián)點,因而撕裂強度增大;但當(dāng)分子量增高到一定程度時,其強度不再增大,逐漸趨于平衡。結(jié)晶性橡膠在常溫下的撕裂強度比非結(jié)晶性橡膠高,如表8-20所示。

反映支座水平剪切性能的水平實測剛度Kh可按式（1）計算： 式中：Q1為第3次循環(huán)時的最大剪力；Q2為第3次循環(huán)時的最小剪力；X1為第3次循環(huán)時的最大位移；X2為第3次循環(huán)時的最小位移。

耐老化性可用老化后試樣的強度、伸長率或硬度等性能的變化表示，也可用老化系數(shù)表示，即老化后試樣的拉伸強度、扯斷伸長率或拉伸強度與扯斷伸長率的相乘積與原始值之比，相應(yīng)地稱為按拉伸強度計算的老化系數(shù)（簡稱按強度計老化系數(shù)）、按扯斷伸長率計算的老化系數(shù)（簡稱按伸長計老化系數(shù)）或按抗張積計算的老化系數(shù)（簡稱按抗張積計老化系數(shù)）。 免責(zé)聲明：本文系網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，版權(quán)歸原作者所有。

一、原材料因素 1、原因分析（1）天然橡膠水分與揮發(fā)份超標(biāo)準(zhǔn)（2）化工原料與助劑倉儲、配料等環(huán)節(jié)受潮水分增加。（3）鋼絲簾線受潮，涂鋼絲膠漿未干。（4）纖維簾線回潮率高，原線高于2%，壓延前高于1%。 2、解決措施（1）天然橡膠切膠后采取烘膠措施，要按標(biāo)準(zhǔn)控制水分與揮發(fā)份，嚴(yán)禁超標(biāo)，降低原膠中的水分含量。

三、光氧化 很多橡膠制品是在戶外使用的。在其使用過程中，受到紫外線的照射，引起光活化作用，橡膠分子被激發(fā)或化學(xué)鍵破裂，發(fā)生光引發(fā)的氧化反應(yīng)。 所生成的游離基是氧化的活性中心，按氧化機理進行反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)中生成氫過氧化物(ROOH)時，紫外線又促進其分解，加快了橡膠的氧化速度： 紫外線是戶外使用的橡膠制品，特別是薄細橡膠制品老化的主要原因。

此時，我們關(guān)注的是接觸面的壓力分布情況，以此來判斷橡膠圈是否能夠提供完好的密封。 流體壓力加載采用命令的方式如下所示 三、材料設(shè)置與接觸條件 橡膠材料的選擇至關(guān)重要，它直接影響到密封件的密封性能和耐用性。在模擬中，我們根據(jù)實際情況選擇了合適的橡膠材料，并設(shè)定了相應(yīng)的物理參數(shù)。

例子：機械密封模型描述在下面的例子中，將使用橡膠材料來模擬液體的密封。通過該實例將更好地理解上述行為，另外還將引入壓力滲透的概念，特別是模擬流體壓力的影響，而無需對流體本身進行建模。這個例子是一個軸對稱形狀的密封件，如圖1所示，有三個唇向內(nèi)延伸，可以很好的匹配內(nèi)管。這三個嘴唇創(chuàng)造了三個面，將抵制流體滲入。

問題描述 在此分析中考慮了半對稱橡膠護套密封。定義了三個接觸對。一種是橡膠套與圓柱軸之間的剛?cè)峤佑|，其余兩種是橡膠護套內(nèi)外表面的自接觸副。 該問題通過三個加載步驟得到解決： 1. 圓柱和橡膠護套間的初始接觸 2. 圓柱的垂直位移(橡膠護套內(nèi)軸向壓縮) 3. 圓柱的轉(zhuǎn)動(橡膠護套彎曲) 3.1.

問題描述 分析考慮橡膠防塵套的一半對稱結(jié)構(gòu)，定義了三個接觸對：一是圓筒軸和橡膠之間的剛?cè)峤佑|，另外兩個是防塵套內(nèi)外表面的自身接觸對。 三維模型如下： 問題分三步加載： 1. 圓筒和防塵套的初始干涉 2. 圓筒的豎直位移（橡膠防塵套的軸向壓縮） 3. 圓筒的轉(zhuǎn)動（橡膠防塵套的彎曲） 建模： 由于結(jié)構(gòu)的對稱性，只對橡膠套的一半進行了建模。

因此，如果用實驗方法來確定橡膠應(yīng)變能的形式，應(yīng)對橡膠進行三向應(yīng)力實驗，以確定橡膠應(yīng)變能中與體積應(yīng)變有關(guān)的各個系數(shù)。 參考文獻: [1] ABAQUS/Thoery 用戶手冊 V6.1 HKS.INC 2000(end) 文章來源：橡膠技術(shù)李秀權(quán)工作室

選取京滬高速橋梁工程進行對比實驗，采用三組計算方法分別在E1地震波作用下，計算墩頂加速度和位移的地震響應(yīng)，結(jié)果表明:該板式橡膠支座高架橋抗震計算方法相比常規(guī)方法，降低了最大響應(yīng)、響應(yīng)波動、響應(yīng)變化率的計算偏差，地震響應(yīng)計算值更貼合實測值，充分保證了抗震檢驗的準(zhǔn)確性。

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(jù)圖3所示尺寸分別創(chuàng)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(chuàng)建為解析剛體，其不用附加屬性。

橡膠：GB/T 16422.1中對試樣的要求適應(yīng)于橡膠，對于在應(yīng)力狀態(tài)下的試驗，按GB/T 7762制備試樣，按GB/T2941進行試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)。建議將一個對照樣品和試樣同時進行暴露，以提供一個比較的標(biāo)準(zhǔn)。

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(shè)置不當(dāng)，極其容易導(dǎo)致求解困難，特別是對變形復(fù)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。

創(chuàng)建三種材料屬性和截面屬性3.裝配4.設(shè)置兩個靜態(tài)分析步5.定義接觸屬性、兩個接觸對和兩個約束6.設(shè)置pressure類型的載荷固定一端給另外一端施加位移7.劃分網(wǎng)格8.