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怎樣在Abaqus中定義橡膠等超彈性材料？

有限元： 2021-04-08 08:43:59 閱讀數(shù)： 8175 分享到：
超彈性材料如橡膠等在工業(yè)、建筑和國(guó)防中隔震、絕緣等方面具有廣泛應(yīng)用，如汽車懸置、艦船、航天器隔振器等。

橡膠材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為是彈性的，它們能承受100%的大變形而不產(chǎn)生塑性變形和斷裂，但是具有高度的非線性，在大變形時(shí)應(yīng)力陡然上升。這種材料行為稱為超彈性（hyperelasticity）。


橡膠本構(gòu)關(guān)系非常復(fù)雜。在大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，人們建立起來很多理論模型來描述橡膠的力學(xué)特征。Abaqus有限元軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優(yōu)勢(shì)，為用戶提供了多種橡膠材料的本構(gòu)模型，用戶可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和材料的力學(xué)行為特征做出選擇。通過擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定所選本構(gòu)方程中的系數(shù)，這些過程在程序中可自動(dòng)完成。

由于超彈性體的特殊性質(zhì)，基于楊氏模量和泊松比所建立的本構(gòu)模型不再滿足對(duì)大變形行為的描述，我們用應(yīng)變勢(shì)能（strain energy/potential）來表達(dá)超彈性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。

Nominal Stress
Nominal Strai
0
0
0.2021
0.1117
0.3936
0.2011
0.6064
0.3128
0.7979
0.4916
1.0213
0.72626
1.4787
1.35195
1.7766
1.9777
2.5638
3.9777

以上是一組超彈性材料單軸拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，接下來就為大家演示怎樣在Abaqus中定義超彈性材料。

1. 在Abaqus中新建材料



2. 選擇未知應(yīng)變勢(shì)能模型，輸入單軸拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)



3. 輸入上表中的名義應(yīng)力（nominal stress）和名義應(yīng)變（nominal stress）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。



4.對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。



5. 得到擬合的曲線，可知R-PCLY-N3曲線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)最為吻合，可選擇此模型。



6. 選擇Reduced-Polynomial-N3模型，這樣超彈性材料就定義好了。




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