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本文的研究成果為提高橡膠-金屬襯套件開發效率打下了堅實的基礎，具有操作簡單、快速輸出結果等優點。1 橡膠-金屬襯套結構參數化建模1.1 尺寸結構參數提取將橡膠-金屬襯套結構進行參數化，包括襯套的尺寸、形狀等參數，如圖1所示。具體參數詳見表1。

無定形橡膠和結晶橡膠的關系總結在表1中[3，4]。 表1. 計算無定形和應變結晶橡膠中裂紋擴展速率的模型 橡膠的疲勞特性可以繪制在Haigh圖中，但橡膠的等壽命曲線與金屬有很大不同。在金屬疲勞分析中，假設裂紋總是垂直于最大主應力方向擴展，而這對于橡膠來說并不總是正確的，特別是在涉及應變結晶和非松弛載荷的情況下。

定制材料和定制化合物，以及非常小心控制的粘合過程和相應的硫化方法，也在Ferrabyrne的橡膠-金屬粘合組件中發揮了重要作用因此，它們因其安全關鍵部件的耐久性而受到國際信賴。

圖4、分析步與輸出的設置 五、相互作用與加載 在建模初期，我們省略了橡膠襯套中的金屬結構，這是因為金屬的應力應變表現不在我們仿真范圍內，但是其起到的結構功能還是需要通過其他方式體現出來。對于橡膠襯套的金屬外管主要是其固定作用，我們只需要放到加載分析步通過設置邊界條件來實現，對于金屬內芯，則需要通過點面耦合的方式實現。對可能發生接觸的面設置適當的接觸屬性。

這篇文章，我們介紹ABAQUS關于橡膠材料模型的建模方法。橡膠材料(如熱塑性塑料)主要用于輪胎、消費品、醫療或密封等工業領域的解決方案，但橡膠也存在于許多其他工程領域。今天，我將介紹ABAQUS在密封領域中橡膠模擬的應用，以顯示它高效強大的橡膠建模能力。 在密封領域的設計階段使用仿真手段為解決方案提供指導正在成為一個必要的步驟，可以幫助識別和更好地了解產品的行為。

該結果說明有限元建模方法可以很好的模擬橡膠減振器的動態特性，同時說明了所建立模型的準確性和建模方法的有效性，可以為后續的橡膠減振器的選型、優化設計以及使用減振器的設備的動態分析等提供分析基礎。 聲明：本微信轉載文章出于非商業性的教育和科研目的，并不意味著支持其觀點或證實其內容的真實性。

圖1 簡易的管道連接示意圖及其刨面圖2、模型簡化考慮到金屬材質相對于橡膠材質要硬度要高很多，一般金屬的楊氏模量為GPa級別，而橡膠的等效楊氏模量一般為MPa級別，所以相對于橡膠而言，金屬部分可以近似看作剛性部件，另外，針對本次仿真的目的而言，我們不關心金屬部分的受力或者形變，綜上原因，在有限元建模時可以將金屬部分設置為解析剛體。

二、變價金屬 變價金屬系指具有一定氧化還原電位的二價和二價以上的重金屬如銅、錳、鐵、鈷等。變價金屬離子(表示為M n +1 )對橡膠氧化反應具有強烈的催化作用，能使橡膠迅速破壞。橡膠氧化時，變價金屬離子能起兩個作用，一方面加速氧化的鏈引發反應，另一方面又催化氫過氧貨物 (ROOH)分解成游離基。在其進行催化作用的同時，發生氧化還原反應。

1背景及意義橡膠密封圈廣泛應用于密封結構中，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，對產品的設計及優化具有較大的幫助，也有利于縮短研發周期，降低經濟成本。

這種方法能夠更準確地描述平均應變在橡膠疲勞中的復雜作用機制。延伸閱讀：橡膠疲勞 ≠ 金屬疲勞：平均應變效應挑戰二非線性響應的處理02PART金屬疲勞分析中廣泛采用的線性疊加方法，在處理橡膠材料時面臨根本性挑戰。

并且在進行分析時，難點在于橡膠支座超彈性材料本構的設置，橡膠材料的力學性能和金屬材料的力學性能有很大區別，如彈性，大變形，不可壓縮等。超彈性材料都有顯著的特征：（1）能承受大彈性（可恢復）變形，應變可達100-450%；（2）由于材料分子鏈的拉直引起變形, 所以在外加應力作用下, 體積變化很小。

例如上圖中的橡膠柱壓縮試驗的仿真中，對上下金屬板的采取不同的處理方法，其計算的收斂性有較大的不同圖2，左側考慮金屬板；右側未考慮金屬板(二)接觸與約束的設定通過修改接觸與約束的相關參數可以使分析計算更容易收斂，但是需要注意分析模型與實際試驗的擬合度。

由于橡膠是一種近似不可壓縮材料，在隱式解法中橡膠單元類型通常選用C3D8RH 和C3D8H，而C3D8H 有更佳變形能力，適合于計算大變形或接觸分析。這里網格類型采用C3D8RH（一階六面體減縮雜交單元）。襯套線性靜剛度是由主簧結構和橡膠類型決定的，因此在建模過程中僅對襯套主簧進行網格劃分。考慮到襯套內外管均為金屬結構，如鋁合金、20#鋼等，剛度遠高于橡膠主簧，因此在建模過程中均剛性處理。

模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質材料。其它工程問題：熱傳導、質量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析（流體滲透/應力耦合分析）及壓電介質分析。 ABAQUS主要分析功能 1、靜態應力/位移分析：包括線性、幾何或材料非線性、結構斷裂分析等 。

橡膠套采用超彈性材料模型。軸被視為剛體。 建模橡膠防塵套 三維模型是通過使用橡膠防塵套密封輪廓生成的。SOLID185元素用于模擬橡膠防塵套的實際三維結構，如下圖所示。該模型有3387個單元。 建模接觸對 定義了三個接觸對，以模擬軸期間橡膠護套中發生的接觸移動： • 剛性圓柱軸和橡膠套內表面之間的剛性-柔性接觸。

包括橡膠與上下底板以及與內孔軸之間接觸關系，示例如下： 其中橡膠軸套內孔與軸之間的干涉已經在初始建模設定好，軟件會自動識別，至于是否會以干涉狀態求解取決于你選擇的是哪一種接觸建模方法（接觸對與通用接觸）以及初始干涉的大小。

1、橡膠襯套CAE網格模型的建立 考慮到橡膠的大變形，需要采用六面體網格單元進行仿真計算，才能得到正確的結果。但是，如果模型結構復雜，六面體建模往往難度很大。橡膠襯套需要考慮整車NVH性能，各個方向上的剛度要求不一樣，因此結構設計的較為復雜，使得六面體網格建模非常困難。針對不同的橡膠襯套，我們制定了各種不同的襯套建模方法。

材料模型 橡膠套由橡膠材料制成，在大應變下表現出彈性響應。因此，對于在下面的表格和Workbench截圖中列出的橡膠材料，使用Neo-Hookean模型，這是一種不可壓縮超彈性材料模型。 3.2. 建模 利用結構的對稱性，只建模了橡膠護套的一半。對于橡膠護套，采用超彈性材料模型。軸被設置為剛體。 3.2.1.