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基于經(jīng)驗(yàn)公式的不同硬度下橡膠Mooney?Rivlin模型本構(gòu)參數(shù)的確定方法—使用LS-DYNA隱式算法進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)橡膠壓縮數(shù)值模擬一、引言 橡膠材料的力學(xué)特性一般是通過材料力學(xué)性能試驗(yàn)得到應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)，之后擬合相應(yīng)的本構(gòu)模型來得到其材料系數(shù)，然而這組系數(shù)只能在橡膠相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)變范圍內(nèi)使用，一旦超出實(shí)驗(yàn)應(yīng)變范圍，這組系數(shù)就不再可靠。

MAT187號(hào)材料卡片生成一般包括如下力學(xué)試驗(yàn)：1） 準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)，應(yīng)變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗(yàn)重復(fù)至少5組。2） 中應(yīng)變率拉伸試驗(yàn)中應(yīng)變率拉伸試驗(yàn)，應(yīng)變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,500/s 5組，試驗(yàn)重復(fù)率在5個(gè)。

在應(yīng)變速率0.001/s至1000/s區(qū)間內(nèi)，要獲得不同數(shù)量級(jí)下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，需要不同的測(cè)試設(shè)備，即準(zhǔn)靜態(tài)萬能材料試驗(yàn)機(jī)和高速拉伸試驗(yàn)機(jī)。準(zhǔn)靜態(tài)萬能材料試驗(yàn)機(jī)可滿足應(yīng)變速率0.001/s至10/s（準(zhǔn)靜態(tài)拉伸應(yīng)變速率）下的測(cè)試，高速拉伸試驗(yàn)機(jī)可滿足應(yīng)變速率10/s至1000/s（高速拉伸應(yīng)變速率）下的測(cè)試。

一般而言，應(yīng)變率范圍10-1s-1～103s-1為中低應(yīng)變率狀態(tài)，處于該范圍左右兩端之外的則分別為準(zhǔn)靜態(tài)和高應(yīng)變率狀態(tài)。需要說明的是在不同的應(yīng)變率范圍，需匹配不同的試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，如圖1所示，如準(zhǔn)靜態(tài)范圍一般通過常規(guī)的靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)，中低應(yīng)變率范圍則一般通過高速液壓伺服試驗(yàn)機(jī)，而高應(yīng)變率范圍則一般采用霍普金森桿試驗(yàn)裝置。

MAT187號(hào)材料卡片生成一般包括如下力學(xué)試驗(yàn)：1） 準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)，應(yīng)變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗(yàn)重復(fù)至少5組。2） 中應(yīng)變率拉伸試驗(yàn)中應(yīng)變率拉伸試驗(yàn)，應(yīng)變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,500/s 5組，試驗(yàn)重復(fù)率在5個(gè)。

首先以一個(gè)殼單元的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)介紹如何選擇線性或非線性隱式分析及如何在DYNA模型中激活隱式分析功能；然后進(jìn)一步通過這個(gè)模型介紹非線性分析的迭代收斂過程以及時(shí)間步長(zhǎng)控制方法；最后通過一個(gè)懸臂梁?jiǎn)栴}簡(jiǎn)單了解線性近似分析的局限性問題。完整展示：LS-DYNA隱式求解案例分析??私信回復(fù) “Implicit” 即可獲取模型！

MAT187號(hào)材料卡片生成一般包括如下力學(xué)試驗(yàn)：1） 準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)，應(yīng)變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗(yàn)重復(fù)至少5組。2） 中應(yīng)變率拉伸試驗(yàn)中應(yīng)變率拉伸試驗(yàn)，應(yīng)變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,500/s 5組，試驗(yàn)重復(fù)率在5個(gè)。

一般評(píng)價(jià)測(cè)量含能破片沖擊釋能的方法為VCC（Vented Chamber Calorimetry）法，裝置如圖1，主要利用準(zhǔn)靜態(tài)超壓峰值評(píng)價(jià)含能破片沖擊釋能大小，帖子作者認(rèn)為該法適合用于生成氣體較多的破片如Al/PTFE。 圖1 VCC準(zhǔn)靜態(tài)腔室量熱法 而非晶破片的超壓毀傷直接受高溫影響，利用溫度峰值評(píng)估非晶破片沖擊釋能更有說服力。

MAT187號(hào)材料卡片生成一般包括如下力學(xué)試驗(yàn)：1） 準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)，應(yīng)變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗(yàn)重復(fù)至少5組。2） 中應(yīng)變率拉伸試驗(yàn)中應(yīng)變率拉伸試驗(yàn)，應(yīng)變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,500/s 5組，試驗(yàn)重復(fù)率在5個(gè)。

圖 4 測(cè)量和預(yù)測(cè)的滾動(dòng)速度（Everest，Escort和B-Max） 圖 5 試驗(yàn)值和仿真值的橫向加速度(Everest, Escort, and B-Max) 圖4和圖5比較了三種測(cè)試車輛的實(shí)測(cè)和計(jì)算的側(cè)傾角速度以及側(cè)向加速度。同樣，與準(zhǔn)靜態(tài)方法相比，使用重疊網(wǎng)格的CFD-MBD聯(lián)合仿真方法與測(cè)量數(shù)據(jù)能夠更好地吻合。

在此相關(guān)性研究中，選取了具有代表性的橡膠減振件零件即橡膠襯套作為研究對(duì)象，選用天然橡膠N50 作為硫化原材料來制作樣件，采用MTS833 三軸向試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試獲得其三向準(zhǔn)靜態(tài)性能曲線，使用ABAQUS 軟件計(jì)算了樣件的靜態(tài)剛度，用統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)比了測(cè)試與計(jì)算的相關(guān)性。

斷裂行為：通過準(zhǔn)靜態(tài)下各應(yīng)力狀態(tài)試驗(yàn)，建立相對(duì)應(yīng)的仿真模型，通過模擬對(duì)標(biāo)的方法確定斷裂點(diǎn)的等效失效應(yīng)變與應(yīng)力三軸度的關(guān)系，確定準(zhǔn)靜態(tài)下的失效準(zhǔn)則。通過動(dòng)態(tài)單向拉伸試驗(yàn)（或其他應(yīng)力狀態(tài)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)）確定等效失效應(yīng)變和應(yīng)變率的關(guān)系，模擬動(dòng)態(tài)下的失效準(zhǔn)則。以及其余參數(shù)標(biāo)定。簡(jiǎn)言之，材料卡片開發(fā)流程：材料試驗(yàn)→材料卡片建立→非失效段標(biāo)定→失效段標(biāo)定。

總體來說，宏觀斷裂力學(xué)仿真結(jié)果的載荷-位移曲線在整體趨勢(shì)上與試驗(yàn)曲線一致，而且在CFRP薄壁圓管準(zhǔn)靜態(tài)軸向壓潰吸能能力的預(yù)測(cè)中，數(shù)值模擬大小僅與試驗(yàn)值相差1.48%，證明了宏觀斷裂力學(xué)仿真結(jié)果的精確性。

準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)在電子萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)上（圖3）開展，試件標(biāo)距段長(zhǎng)度為 7 mm，因此，設(shè)置拉伸速率為 0.007 mm/s。圖3 25t電子萬能試驗(yàn)機(jī)中應(yīng)變率拉伸實(shí)驗(yàn)設(shè)備為高速拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)（圖4），設(shè)置拉伸速率為 7 mm/s。圖4 高速拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)在分離式霍普金森桿裝置（見圖 5）上開展。