基于超弹-黏弹本构模型的橡胶材料有限元分析

要确定橡胶制品在外部因素作用下的力学响应,就需要建立起能够精确描述橡胶材料力学性能的本构模型。通过对橡胶材料进行单轴压缩以及应力松弛实验,并与ABAQUS数值模拟相结合,建立并拟合了橡胶材料超弹-黏弹本构模型以及相关参数,同时建立了与实验条件一致的仿真模型。结果表明,实验数据与仿真数据的误差较小,验证了建立的超弹-黏弹本构模型的准确性。     

WH型橡胶隔振器静刚度仿真研究

以WH型橡胶隔振器为研究对象,基于超弹性本构理论,应用Abaqus软件建立橡胶隔振器的有限元模型,计算WH型橡胶隔振器的三向静刚度,并与测试结果进行对比。结果表明：对于WH型橡胶隔振器,横向静刚度的计算应选择单轴拉伸＋等双轴拉伸的应力-应变曲线组合,垂向、纵向静刚度的计算应选择单轴拉伸＋平面拉伸的应力-应变曲线组合;本研究探讨的5种超弹性本构模型中,Mooney-Rivlin模型的计算误差最小,Neo Hooke模型仅在描述剪切变形时精度较高,Ogden模型、Yeoh模型和Van Der Waals模型的计算误差较大。     

超弹性体本构模型的理论和特种试验方法

重点介绍了超弹性体本构模型的基本理论：常用应变能函数形式、应力表达方式、模型适用性。同时详细阐述了构建橡胶超弹性本构模型所需的3类特种测试：单轴拉伸、等双轴拉伸、纯剪切。明确了每种试验的试样制备方法、几何形状、试验条件、设备要求、数据处理方法,指出了利用试验数据建立超弹性本构模型以及非线性分析时的注意事项,对于提高橡胶类材料的有限元分析精度和结果可靠性有重要意义。     

橡胶类超弹性本构模型中材料参数的确定

采用单轴拉伸、等双轴拉伸及平面剪切下橡胶材料试验数据的4种不同组合方式分别对主要用于表述橡胶超弹性的Yeoh模型和Ogden三阶模型进行拟合,并得出两种模型的材料参数。建立单轴拉伸、等双轴拉伸及平面剪切试验的有限元模型,探究1种仅仅借助单轴拉伸试验数据并结合其他2种试验有限元模型预测结果,进行橡胶类本构模型参数拟合的新方法。结果表明:选用Yeoh模型时,利用单轴拉伸和等双轴拉伸组合方式可获得较理想的材料参数;在只具备单轴拉伸试验数据的条件下,利用单轴试验数据和等双轴有限元模型预测数据的组合方式在低应变区用Yeoh模型拟合得到的材料参数较可靠;Ogden三阶模型较Yeoh模型精度高,但计算效率低且不易收敛。     

基于Isight平台的橡胶材料超弹模型参数优化

超弹模型及参数的选择对于橡胶制品仿真计算结果的准确性有着重要的影响。对三元乙丙圆柱形橡胶试样进行单轴压缩实验,利用不同的超弹模型对实验值进行拟合,建立与实验条件一致的仿真模型,来判断不同超弹模型计算准确性。基于Isight优化平台,选择序列二次规划(NLPQL)算法对拟合的超弹模型参数进一步优化,利用优化后参数进行仿真计算。结果表明,优化参数仿真计算结果与实验值具有很好的一致性,其能够更准确地描述橡胶材料的超弹特性。     

基于不同本构模型的弹性联轴器刚度特性分析

分别采用Mooney-Rivlin,Odgen和Yeoh橡胶材料本构模型对永磁同步直驱系统用弹性联轴器进行有限元建模和径向刚度仿真计算,并将仿真计算结果与试验结果进行对比。分析得出,采用Mooney-Rivlin和Odgen模型得到的弹性联轴器径向刚度与试验值偏差较大,采用能够模拟大变形的Yeoh模型得到的弹性联轴器径向刚度与试验值偏差较小,Yeoh模型适合用于弹性联轴器及同类产品进行力学性能分析。     

橡胶材料的超弹性本构模型建模方法

正授权公告号:CN 105989244B授权公告日:2017年2月15日专利权人:中国人民解放军国防科学技术大学发明人:廖一寰、郝东、李东旭等本发明介绍了一种橡胶材料的超弹性本构模型建模方法。该方法首先提出聚合物分子链体积的影响模型;然后改进八链模型,提出拓扑约束所引起的概率密度函数;其后建立分子链的微观变形与宏观变形的关系,据此推导橡胶材料的应变能密度函数,得到非仿射超弹性本构模型。本发明在建立橡胶材     

橡胶材料超弹性本构模型选取及参数确定概述

概述橡胶材料超弹性本构模型的选取及参数确定。橡胶材料超弹性本构模型选取取决于材料试验、有限元分析适应性和橡胶制品力学计算精度三方面,模型参数确定方法主要有基于简单材料试验的本构理论计算法、基于完整材料试验的数值拟合法、根据已有橡胶材料特性的识别法和先进材料参数试验法。基于完整材料试验的数值拟合法和先进材料参数试验法是确定橡胶材料超弹性本构模型参数的发展方向。     

有限元分析中超弹材料模型采用的弹性体试验

介绍用有限元分析做超弹材料模型的弹性体试验的方法。     

轮胎胶料超弹性参数研究

在动态剪切模式下对轮胎胶料进行应变扫描,并以此为依据,结合相应的超弹性本构模型对试验数据进行拟合预测。结果表明:Yeoh模型对动态剪切试验数据的拟合效果最佳;三阶Ogden模型对胎面胶动态剪切试验数据拟合效果较四阶Ogden模型好,对胎侧胶和胎圈胶的试验数据拟合结果相近。     

基于Mooney-Rivlin模型和Yeoh模型的超弹性橡胶材料有限元分析

介绍橡胶材料两种常用的应变能密度函数模型--Mooney-Rivlin模型和Yeoh模型,并解析求得其材料常数.采用ANSYS有限元分析软件,分析比较两种模型的位移和应力云图,验证其适用性,即Mooney-Rivlin模型适合模拟中小变形行为;Yeoh模型适合模拟炭黑填充NR的大变形行为.     

一种适合海绵橡胶材料的本构模型

海绵橡胶是密封条的重要组成部分，是一种可压缩的大变形非线性弹性材料。材料的本构模型是进行CAE分析的关键，为此，在Ogden不可压缩应变能函数的基础上，利用连续介质力学理论，推导了可压缩海绵橡胶材料的应变能密度函数。经过实际算例和试验验证，证明此模型能够反映海绵橡胶的材料特性。     

测试条件对微孔橡胶垫板动刚度及动静比的影响

建立了微孔橡胶垫板结构简化模型,对动静比与能量损耗的关系进行了定性分析,并考察了测试频率和加载力值对动刚度和动静比的影响。结果表明,在外力作用下,橡胶垫板的内耗越大,则动刚度和动静比越大;随着测试频率和加载力值的增加,动刚度和动静比均增大。     

PS树脂对硅橡胶板式减振器阻尼性能的影响

研究了硅橡胶SE2055与PS树脂共混对混炼胶阻尼性能的影响。分析了PS树脂对混炼胶力学性能和阻尼性能的影响,同时成型了板式减振器,进行了常温、60℃和80℃下阻尼性能的对比试验,结果表明,PS树脂对硅橡胶力学性能影响不大;在硅橡胶中加入PS树脂对混炼胶高温阻尼性能有一定改善作用,同时改善了板式减振器高温下阻尼性能。     

橡胶Mooney—Rivlin模型材料系数对轴向刚度影响分析

在橡胶小变形范围内，采用理论推断的方法，得到在相同硬度下橡胶Mooney—Rivlin模型材料系数由C2／C1决定的关系式。并采用ABAQUS有限元软件分析的方法，结合橡胶轴向刚度常规解，分析了C2／C1不同值对橡胶轴向刚度的影响进行，结果显示其影响呈现一定规律性。     

硫化工艺对橡胶垫板动静刚度比的影响

研究了硫化温度、时间、压力等工艺因素对橡胶垫板动静刚度比的影响。结果表明,硫化温度与时间对橡胶垫板动静刚度比的影响是通过橡胶交联密度的变化来体现的,橡胶交联密度越大,动静刚度比越小;硫化压力越大,橡胶垫板的动静刚度比越小。     

螺杆钻具定子注胶工艺对橡胶与金属粘合强度的影响

从定子管材的表面处理、粘结剂涂刷方式、注胶方式和硫化工艺等方面阐述影响橡胶与定子粘合强度的因素。金属的表面处理应根据定子热处理和机加工过程中存在的油污的类别选择合适的处理方式及清洗剂;粘合工艺的重点是根据配方选择合适的粘结剂、涂刷方式、涂刷厚度和隔绝空气污染;注胶方面应考虑注胶压力、速度、温度及方式,减少胶料对粘结剂的冲刷;硫化工艺方面,控制好硫化罐内温度、压力的均匀性等。     

Cracking energy density calculation of hyperelastic constitutive model and its application in rubber fatigue life estimations

The finite deformation of rubber under multiaxial stress will finally result in its fatigue failure. The ability to predict the effects of complex strain histories on fatigue life is a critical need. The cracking energy density (CED) distribution characteristics in the finite deformation and rubber fatigue life estimated by the CED criterion are investigated. Then the influences of the crack orientation angle θ and the principal stretch ratio λ on the relationship between CED and strain energy density (SED) are obtained. Finally, the results are used for predicting the fatigue life of rubber material and are compared to experimental values. The results indicate that the ratios of the predicted lives based on the CED damage parameter and measured lives are within two times scatter factor and that of the predicted lives based on the SED damage parameter and measured lives are greatly influenced by the crack orientation angle θ. The rubber fatigue life has great relationship with the angle of the crack plane normal vector and the first principal stretch direction. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2016 , 133, 44195.     

A visco‐hyperelastic constitutive model to characterize both tensile and compressive behavior of rubber

The strain rate–dependent finite deformation behavior of three types of rubber under tension and compression are experimentally characterized using a Hopkinson bar. Based on the measured data, a frame‐independent incompressible visco‐hyperelastic constitutive equation is proposed to describe the tensile and compressive responses of rubber under high strain rates. The equation comprises two parts: a three‐parameter component based on an elastic strain energy potential, to characterize static hyperelastic behavior, and another with four parameters, developed from the BKZ model, to define rate sensitivity and strain history dependence. Established static and dynamic experimental techniques are employed to determine the seven parameters in the constitutive relationship. Comparison of predictions based on the proposed model with experiments shows that it is able to describe the visco‐hyperelastic behavior of rubber‐like materials under high strain rates. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 92: 523–531, 2004     

Effects of filler contents and processing parameters on the weldline strength of compression molded natural rubber

The presence of weldlines in rubber products is regarded as a one of the most undesirable phenomena, since it results in poor mechanical properties. Compression molding of large or complicated products are prepared by multiple charges, which produces weldlines once the melt fronts are joined by the impingement flow. In this work, the effects of curing systems, processing parameters, filler types, and contents on weldline strength of compression molded natural rubber (NR) were investigated. Furthermore, the effects of curing systems on the aging properties of NR vulcanizates were studied in details. The results show that an increased amount of calcium carbonate does not affect the weldline strength. However, the difference in tensile strength between weldline and nonweldline specimens becomes larger with the high loading of silica and carbon black. In addition, for the factors selected in the experiments, clamping pressure, and curing system were found to be the principal factors affecting the weldline property of vulcanizates. POLYM. ENG. SCI., 2011. © 2011 Society of Plastics Engineers