橡胶材料高弹性本构方程的适用性研究
有限元软件中包含众多的橡胶材料高弹性本构方程，但是由于橡胶材料具有高弹性、黏弹性以及复杂的非线性等特点，到目前为止对其用于仿真计算的适用性研究仍然没有明确的结论。针对目前存在的问题，本论文首先讨论了软件中现有的高弹性本构方程的拟合与计算能力，其次从橡胶材料发生永久变形的角度讨论了建模方式对本构方程计算能力的影响，最后从橡胶材料泊松比变化的角度讨论了本构方程的计算能力。目的是完善对橡胶材料本构方程的理论与应用研究，并选用计算精度高的高弹性本构方程用于工程实践中，本论文研究内容如下:1、对天然橡胶、溶聚丁苯橡胶进行了三种基础拉伸回复测试，得到消除Mullins效应的基础实验数据，用于获得高弹性本构方程的参数。同时讨论了Mullins现象产生的原因以及炭黑含量、拉伸速率、温度、应变对永久变形变化规律的影响; 2、将天然橡胶、溶聚丁苯橡胶的三种基础实验数据分为七种组合，探究了不同的本构方程的拟合结果以及对其他基础实验的预测能力，对选择合适的本构方程起到一定的参考作用;制备了天然橡胶圆柱试样以及建立了圆柱试样几何模型，制备了天然橡胶/溶聚丁苯橡胶三点弯曲试样以及建立了三点弯曲试样几何模型，探讨了七种组合情况下不同本构方程的计算结果，并成功筛选出不同组合情况下适用于橡胶材料有限元计算的本构方程。对有无永久变形的天然橡胶以及溶聚丁苯橡胶三点弯曲厚块试样进行有限元计算，讨论了不同本构方程的计算结果;研究了不同本构方程基于三种基础实验数据在不同应变情况下的溶聚丁苯橡胶三点弯曲试样计算结果，发现随着输入基础实验应变范围的减小，本构方程的计算结果逐渐增大，选择100％的应变较为合理;3、对UHYPER高弹性材料子程序进行了简单的介绍，成功编写了变化泊松比UHYPER子程序，并运用于橡胶制品的有限元计算。建立了O型密封圈几何模型，选择Mooney-Rivlin和Yeoh两种高弹性本构方程计算了泊松比的变化对接触压力的影响。
橡胶材料;本构方程;永久变形;泊松比;有限元计算
北京化工大学
硕士
材料工程
岳冬梅;于晓宁
2021
中文
TQ330.1
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）