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橡胶压缩变形有限元分析过程是什么?

2016-9-8 16:56:09
橡胶压缩变形有限元分析过程是什么?

橡胶压缩变形有限元分析过程

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橡胶压缩变形有限元分析过程

详细介绍

   Abaqus 软件具有非常强大橡胶本构模型的定义功能,不仅提供了很多现有的本构模型,还可以进行模型本构的自定义,并且具有橡胶材料评估的功能,从而保证了橡胶结构件的模拟精度。
1.ABAQUS中提供的超弹性材料的本构模型
Mooney-Rivilin模型
Neo-Hookean模型
Yeoh模型
Ogden模型
Arruda-Boyce模型
Van der Waals模型
ABAQUS提供的这几种橡胶超弹性材料本构模型可以准确的拟合材料应力-应变关系的变化。用户可以根据问题的具体要求,选择相应的本构模型来模拟材料的力学性质,力图用参数少,数学上处理简单的模型来得到相对精确的行为描述。
2.用户自定义
ABAQUS支持用户自定义材料本构模型,*UMAT提供自定义材料本构模型的模版,方便用户自定义材料
当ABAQUS没有提供我们需要的材料模型时,用户可以使用ABAQUS的UMAT自定义材料本构。
*UMAT子程序具有强大的功能,使用UMAT可以定义材料的本构关系,使用ABAQUS材料库中没有包含的材料进行计算,扩充程序功能;UMAT几乎可以用于力学行为分析的任何分析过程,几乎可以把用户材料属性赋予ABAQUS中的任何单元。
3.评估材料
当模拟超弹性材料时,你可能已经获得了ABAQUS定义超弹性材料的某个本构所需的参数;然而,更多的情况是为你提供了必要模拟的材料的试验数据。幸运的是,ABAQUS可以直接地接受试验数据,并通过拟合试验数据,确定所选本构模型中的系数,并对模型的稳定性进行检验,确定稳定收敛区间。这些过程在程序中可自动完成。ABAQUS能够拟合下面的试验数据:
单轴拉伸和压缩;
等双轴拉伸和压缩;
平面拉伸和压缩(纯剪);
体积拉伸和压缩。
对于超弹性材料的试验数据须作为名义应力和名义应变的值提供给ABAQUS软件。
以材料Santoprene为例进行评估:
材料评估功能通过执行标准试验选择合适的材料模型, 检查超弹性材料的预测行为.
a.Material→Evaluate→Santoprene.
b.通常对试验数据进行评估
c.可以全部取为默认值; Abaqus/CAE 创建并提交一个作业执行标准试验.
d.Material Parametersand Stability Limit Information
从曲线上可以判断材料的稳定性,不存在负斜率,则材料稳定, 可以使用。


橡胶压缩变形实例介绍

一 问题描述
  模型



二 计算要求

氟橡胶圈压缩25%(高度为14.6mm)的状态下,纯橡胶件,橡胶件加钢外壳,橡胶件加钢外壳加黄铜内套,三种不同工况下压缩应力的差异情况(给出差异百分比即可)。

三 网格设计


1)橡胶选用杂交单元,因为大变形,所以选用三角形单元,提高收敛性;
2)钢和黄铜部件均采用混合单元;整体网格如图11所示。

四 计算结思路

以橡胶件加钢外壳加黄铜内套模型进行说明,纯橡胶件、橡胶件加钢外壳模型是在橡胶件加钢外壳加黄铜内套模型基础上删除了相应部件、材料、接触等。在计算结果中会有体现。

1)该计算模型为轴对称模型,所以采用通过绘制二维平面模型来实现;计算单位采用mm级;
       2)建立解析刚体模拟上下压头;
      3)压缩过程为静态过程;
      4)通过abaqus自带拟功能,根据实验数据拟合出超弹性材料模型Mooney-Rivlin所需的材料参数;钢跟黄铜只考虑弹性模量和泊松比。
      5)工况定义:
            工况1:橡胶件加钢外壳加黄铜内套;
            工况2:橡胶件加钢外壳;
            工况3:纯橡胶件。


五计算结果


1)工况1:橡胶件加钢外壳加黄铜内套


图 12 整体应力云图         图13 橡胶部分mises应力云图



图14 橡胶部分S22应力云图

2)工况2:橡胶件加钢外壳

图 15 整体应力云图                     图16 橡胶部分应力云图


图17 橡胶部分S22应力云图


3)工况3:纯橡胶件


 

图18 整体应力云图            图19 橡胶部分应力云图


     图20 橡胶部分S22应力云图




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