橡胶材料在ABAQUS的材料参数设定

ABAQUS中橡胶大变形问题的一些解决办法zhangleilyl（搜索论坛的答复以及一些参考书和文献总结，由于水平有限，不免会有很多错误，仅供参考）密封橡胶的数值仿真是一类典型的非线性问题，牵涉到材料非线性（超弹性）、边界非线性（接触）和几何非线性（大变形）问题的集合，如果设置不当，极容易导致求解困难。

特别是在密封橡胶的变形复杂，比如和多个不规则边界接触、变形很大等情况，需要更谨慎的设置相关参数，以求得到合适的解答。

模型的适当简化对薄板问题可忽略厚度方向的应力，作为平面应力（plane stress）问题；对长柱体可忽略第三方向的应变，作为平面应变（plane strain）问题;对O型圈等可作为轴对称问题。

平面应力和平面应变在建立part时需选中2D Planar，轴对称问题需选中Axisymmetric；在选择单元时也应注意三者的区别（CPS* ,CPE*, CAX* ）。

求解器的选择因为问题复杂，使用Standard求解容易不收敛，在精度允许的情况下，可选用Explicit求解器。

只是多数时候Explicit求解时间较长。

应当知道的是，对于橡胶这种典型的不可压缩材料，使用杂交单元（含字母H）是恰当的，但Explicit中没有杂交单元（庄茁书中的例子选用减缩单元）。

并且在Explicit 中，橡胶材料默认泊松比为0.475。

材料模型的选择我只用过其中三个，Neo-hookean，简单易用，就一个参数。

对于初学者和简单的模拟比较方便。

但是当变形增加到一定范围就不能得到准确的结果了，因为它的参数是来自小变形部分的应力-应变关系。

Mooney-Rivlin 是比较常用的本构模型。

对于没有加碳黑的橡胶来说，这模型能得到比较准确的结果。

但是用它来模拟加了碳黑的橡胶就不太精确了。

Yeoh 是用来模拟加碳黑后的橡胶，三个参数都比较容易得到。

可是这个模型在小变形 extension ratio<1.5时结果不准确。

Abaqus中的橡胶及粘弹性建模1橡胶的物理性质 (3)1.1实体橡胶 (3)1.2橡胶泡沫 (6)2橡胶的弹性模型 (8)2.1介绍 (8)2.2实体橡胶模型 (8)2.3自动材料评估 (14)2.4应变能函数的选择 (15)2.5 Mullins效应 (15)2.6泡沫橡胶模型 (15)3物理试验 (15)3.1变形模式 (15)3.1.1单轴拉伸 (16)3.1.2平面拉伸 (17)3.1.3单轴压缩 (18)3.1.4等双轴拉伸 (18)3.1.5体积压缩 (20)3.2载荷历史 (21)3.3测试正确的材料 (22)3.4总结 (23)4曲线拟合 (23)4.1曲线拟合 (23)4.2材料稳定性 (24)4.3 Abaqus/CAE中的曲线拟合演示 (25)4.4体积曲线拟合 (36)5 Abaqus应用 (39)5.1介绍 (39)5.2试验数据指南 (41)5.3 Abaqus试验数据的使用 (43)5.4应变能函数的选择 (46)5.5定义用户子程序UHYPER (50)5.6 Mullins效应 (50)5.7超弹性泡沫材料模型 (53)在Abaqus/CAE定义橡胶弹性：hyperfoam (53)6 Abaqus建模要点及应用技巧 (56)6.1建模问题 (56)6.2示例：汽车玻璃升降通道的密封条 (64)6.3使用Abaqus/Explicit进行橡胶分析 (69)6.4例子：汽车油底壳密封压缩 (71)7粘弹性材料行为 (75)7.1时域响应 (75)7.2线性粘弹性 (76)7.3温度相关性 (78)7.4频域响应 (79)7.5滞后和阻尼 (81)8时域粘弹性 (81)8.1经典的线性粘弹性 (81)8.2 Prony级数表示 (82)8.3有限应变粘弹性 (84)8.4应力松弛和蠕变试验数据 (85)8.5 Prony级数数据 (90)8.6自动材料评估 (90)8.7使用提示 (91)9频域粘弹性 (92)9.1经典的各向同性线性粘弹性 (92)9.1.1表格数据 (93)9.1.2公式数据 (95)9.2各向弹性的有限应变粘弹性 (96)9.3分析程序 (98)10时间-温度效应 (99)10.1缩减时间 (99)10.2测量温度依赖性 (100)10.3温度效应的输入数据 (101)10.4 WLF例子 (102)11橡胶材料的迟滞效应 (103)11.1弹性体的滞后效应 (103)11.2模拟弹性体中的永久变形 (107)11.3各向异性超弹性 (111)12有限变形理论 (115)12.1运动和位移 (115)12.2线单元的材料拉伸 (116)12.3变形梯度张量 (116)12.4有限变形和应变张量 (117)12.5变形的分解 (117)12.6变形的主拉伸和主轴 (118)12.7应变不变量 (118)12.8总结 (119)13橡胶超弹性本构模型 (119)13.1实体橡胶（各向同性）的能量函数 (119)13.1.1多项式模型 (120)13.1.2 Mooney-Rivlin模型 (120)13.1.3缩减的多项式模型 (120)13.1.4 Neo-Hookean模型 (120)13.1.5 Yeoh模型 (121)13.1.6 Ogden模型 (121)13.1.7 Marlow模型 (121)13.1.8 Arruda-Boyce 模型 (121)13.1.9 Van der Waals 模型 (122)13.2 泡沫橡胶模型 (122)13.3 Mullins 效应 (123)14 线性粘弹性理论 (124)15 谐波粘弹性理论 (127)15.1 经典线性粘弹性 (127)15.2 谐波激励 (127)Abaqus中的橡胶及粘弹性建模很多零件中都应用橡胶材料。

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∑ ∑ U
N
= Cij (i1
i+ j=1
− 3)i (i2
− 3) j
+
N i =1

1 Di
( jel
− 1) 2i
式中：
ABAQUS 软件 2003 年度用户论文集
U—应变势能
Jel—弹性体积比 I1、I2—应变不变量 Di—定义材料的压缩性 Cij—Rinvlin 系数 将橡胶材料的单轴拉伸、单轴压缩和平面剪切实验数据输入 ABAQUS 软件中，然后设置应变
示，相应的应力云图如图 8~13 所示。
表2
最大 Von—Mise 应力（MPa）
垂向 上面板
37.77
性能 下面板
11.47
横向 上面板
63.6
性能 下面板
26.77
纵向 上面板
63.12
性能 下面板
39.28
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ABAQUS 软件 2003 年度用户论文集
图 8 垂向变形时上盖板应力云图
图 1 二维模型图
图 2 三维模型图
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二、 分析过程
ABAQUS 软件 2003 年度用户论文集
1、建立有限元分析模型
在进行三向受力分析时根据其结构以及载荷的对称性可以采用一半模型进行分析，在进行网格离
散时金属部分采用三维八结点六面体单元 C3D8，橡胶部分采用三维八结点杂交单元 C3D8H。分析
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四、 参考文献
ABAQUS 软件 2003 年度用户论文集
1 TB/T1335－1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》
2 郭仲衡，非线性弹性理论，科学出版社，1980 年。

超弹性 （Hyperelasticity）
典型的橡胶材料的应力－应变行为是弹性的，但是高度的非线性，如图所示。这种 材料行为称为超弹性（hyperelasticity）。超弹性材料的变形在大应变值时（通常超 过100%）仍然保持为弹性，如橡胶。
橡胶的典型应力－应变曲线
ABAQUS当模拟超弹性材料时，作出如下假设： 材料行为是弹性。 材料行为是各向同性。 模拟将考虑几何非线性效应。 另外，ABAQUS/Standard默认地假设材料是不可压缩的。ABAQUS/Explicit假设材料 是接近不可压缩的（默认的泊松比是0.475）。 弹性泡沫是另一类高度非线性的弹性材料。它们与橡胶材料不同，当承受压力载荷时 它们具有非常大的可压缩性。在ABAQUS中，应用不同的材料模型来模拟它们 。 ABAQUS应用应变势能（U）（strain energy potential）来表达超弹性材料的应力 －应变关系，而不是用杨氏模量和泊松比。有几种不同的应变势能：多项式模型、 Ogden模型、Arruda-Boyce模型、Marlow模型和van der Waals模型。还有多项式 模型的比较简单的形式，包括Mooney-Rivlin模型、 neo-Hookean模型、简缩多项 式模型和Yeoh 模型。 多项式形式的应变势能是常用的形式之一，可以表达为：
材料硬化
屈服面会由于塑性变形而发生改变。屈服面的改变是由硬化法则来定义的。 ABAQUS中提供了以下几种硬化法则：
●理想塑性 ●各向同性硬化法则
适用于碰撞分析、成型分析和一般的失效分析； 单调加载情况；
●运动硬化法则
适用于循环加载情况；只能在/Standard 中应用；
●混合的各向同性/运动硬化法则
ABAQUS所用的材料曲线

ABAQUS中橡胶大变形问题的一些解决办法zhangleilyl（搜索论坛的答复以及一些参考书和文献总结，由于水平有限，不免会有很多错误，仅供参考）密封橡胶的数值仿真是一类典型的非线性问题，牵涉到材料非线性（超弹性）、边界非线性（接触）和几何非线性（大变形）问题的集合，如果设置不当，极容易导致求解困难。

特别是在密封橡胶的变形复杂，比如和多个不规则边界接触、变形很大等情况，需要更谨慎的设置相关参数，以求得到合适的解答。

模型的适当简化对薄板问题可忽略厚度方向的应力，作为平面应力（plane stress）问题；对长柱体可忽略第三方向的应变，作为平面应变（plane strain）问题;对O型圈等可作为轴对称问题。

平面应力和平面应变在建立part时需选中2D Planar，轴对称问题需选中Axisymmetric；在选择单元时也应注意三者的区别（CPS* ,CPE*, CAX* ）。

求解器的选择因为问题复杂，使用Standard求解容易不收敛，在精度允许的情况下，可选用Explicit求解器。

只是多数时候Explicit求解时间较长。

应当知道的是，对于橡胶这种典型的不可压缩材料，使用杂交单元（含字母H）是恰当的，但Explicit中没有杂交单元（庄茁书中的例子选用减缩单元）。

并且在Explicit 中，橡胶材料默认泊松比为0.475。

材料模型的选择我只用过其中三个，Neo-hookean，简单易用，就一个参数。

对于初学者和简单的模拟比较方便。

但是当变形增加到一定范围就不能得到准确的结果了，因为它的参数是来自小变形部分的应力-应变关系。

Mooney-Rivlin 是比较常用的本构模型。

对于没有加碳黑的橡胶来说，这模型能得到比较准确的结果。

但是用它来模拟加了碳黑的橡胶就不太精确了。

Yeoh 是用来模拟加碳黑后的橡胶，三个参数都比较容易得到。

可是这个模型在小变形 extension ratio<1.5时结果不准确。

用 ABAQUS 软件分析橡胶堆的性能 王明星、黄友剑、林胜
（株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲，412007）
摘 要 ：随 着 橡 胶 堆 支 座 在 桥 梁 结 构 中 的 广 泛 应 用 ，人 们 对 橡 胶 支 座 的 性
能 研 究 也 愈 来 愈 深 入 ， 本 文 以 美 国 HKS 公 司 开 发 的 大 型 有 限 元 软 件 — —
2、 分析过程 问题描述：橡胶堆产品在工作状 态下主要承受垂向压力和水平的剪
图一：产品结构简图
在对产品进行有限元分析时，一 般分以下几个步骤进行。 步骤一：建立有限元模型：根据产品 的尺寸形状，建立有限元模型如图二 所示。划分网格时，对于橡胶部分， 考虑到橡胶材料的不可压缩性，采用 三维八结点杂交单元 C3D8H 来模拟； 对于钢板部分，采用三维八结点实体 单元 C3D8 来模拟。
根据设计要求与图五所显示的 结果我们将倒角半径改为 7mm，此时 的 Mises 应力的最大值 1.2MPa 左右， 这个应力值小于橡胶在短时间冲击 载荷下的许用应力值。通过调整结构 尺寸，垂向变形时，产品的应力水平 可以满足使用要求。
3、 结论 通过以上的例子可以看出，与常 规计算相比较，利用有限元软件对产 品进行分析计算，对调节产品的刚 度、强度性能，以及提高产品使用寿 命都更加有利。而且，随着人们对产 品设计的合理性、科学性的要求的不 断提高，有限元分析作为一种重要的 分析手段，在产品设计中的所起的作 用亦会愈来愈大。
Di—定义材料的压缩性
来决定是否需要重新分析。如果分析
Cij—Rinvlin 系数
质量可以满足要求，那么下一步就要
本例中取 N=1，本产品所用胶料
根据产品的实际工作要求，在分析结

２.１ 面开发方式的确定
Rubber: C10:
Poissons Ratio:
C01:
D1:
Load1
对橡胶堆进行二次开发的界面开发的方式主要有以
博看网 . All Rights
Reserved.
下两种 [６] ꎮ
Load1:
１) 创建 Ｐｌｕｇ－ｉｎｓ 插件程序ꎻ
２) 创建用户应用程序ꎮ
对于第 ２ 种 方 法ꎬ 利 用 创 建 其 他 的 应 用 程 序 ( 如
h
H2
H3:
Layers:
O
图 ２ 圆柱形橡胶堆的
H1
D2
D1
x
Cancel
OK
图 ３ Ｍｏｄｅｌ ｓｅｔｔｉｎｇ 界面
受载示意图
２ 橡胶堆仿真模块的设计
Rubber pile
Model setting
Material and load setting
Steel: Youngs Modulus:
(３)
赋予材料、边界条件、施加载荷及网格划分等操作ꎬ并自动
界面的设置和输入相关参数ꎬ程序将快速完成几何建模、
将作业提交分析ꎬ从而得出所需要的分析结果ꎮ
Rubber pile
Model setting Material and load setting
z
D1:
D2:
R
H1:
D3
H2
2r
H3
D3:
R:
y
ＳＯＮＧ Ｙｉｎｇ１ꎬ２ ꎬ ＲＯＮＧ Ｊｉｇａｎｇ２ ꎬ ＭＡ Ｑｉｕｃｈｅｎｇ１ ꎬ ＨＵＡＮＧ Ｙｏｕｊｉａｎ２ ꎬ ＷＡＮＧ Ｊｉｎｈｕｉ ２
(１. Ｘｉａｎｇｔａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｘｉａｎｇｔａｎ ４１１１０５ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ

Abaqus胶合材料的⾏为及设置⽅法本节主要是要讲胶合⾏为，胶合⾏为在abaqus⾥⾯主要有两种⽅式。

⼀个是胶合元素（单元），另外⼀个是胶合的接触性质。

所以在abaqus⾥⾯胶合的这个⾏为有有两种⽅式可以模拟，⼀种是把它当接触性质⼀样，去判断这个接触性质有没有发⽣破坏，另外⼀个是建成了⼀个元素，所以在我们后⾯的说明⾥⾯，如果是胶合元素的话，它的材料⾏为，我们会把它定义在material 的property ⾥⾯，因为它是⼀个元素，必须要有⼀个property 的设定。

如果是接触的话，我们把它定义成接触，那它就只会出现在contact property ⾥⾯，然后去定义可cohesive property。

简单介绍⼀下胶合⾏为，这个胶合⾏为主要是有这两个学者在在这个1960年的时候把胶合应⼒应⽤在破坏模型⾥⾯。

胶的破坏模主要把它分成adhesion failure(胶和接触物之间的破坏)和cohesion failure(胶本⾝的破坏)，也就是adhesion是胶和接触物之间的破坏，如果是cohesion failure⽐的话，胶本⾝的破坏。

所以我们⽤下⾯这张图的话，就可以很明显的知道什么是adhesion跟cohesion。

但是在abaqus ⾥⾯我们把这两件事情看成是同⼀件事情。

我们就把它统⼀称为洗cohesive behavior。

胶的实验讲义中列的有多种tensile test，shear test,peel test,fracture toughness test。

电⼦⼚跟胶⼚主要会做的实验⼤概就是peel test、tensile test、shear test。

其实我们在abaqus ⾥⾯要输⼊的参数就是normal tensile跟shear test,就主要就是这两种，定义正向跟切向的⾏为。

那还有⼀点，最下⾯这⼀点是很重要的，就是说这个规范⾥⾯它的试⽚黏着物是钢板跟铝板，我们实际上在测试这个这个胶的性质的时候，我们是必须把它改成我们在产品应⽤上⾯真实会被粘着的那些材料，因为被粘着物不⼀样，它的性质可能就会不⼀样。

abaqus橡胶的材料参数橡胶是一种常见的弹性材料，具有广泛的应用领域。

在使用橡胶材料进行工程设计时，需要了解橡胶的材料参数，以便准确地模拟和预测其性能和行为。

本文将介绍一些常见的橡胶材料参数，包括硬度、弹性模量、屈服应力、断裂韧性等，并探讨它们对橡胶性能的影响。

一、硬度(Hardness)硬度是指橡胶材料抵抗外部压力的能力。

常用的硬度测试方法有杜氏硬度、洛氏硬度和布氏硬度等。

硬度的值越大，橡胶材料越难被压缩，硬度的值越小，橡胶材料越容易被压缩。

硬度参数对橡胶的弹性、耐磨性和耐老化性能有着重要影响。

二、弹性模量(Elastic modulus)弹性模量是指橡胶材料在受力时发生弹性变形的能力。

它是描述材料刚性程度的指标，也叫做杨氏模量。

弹性模量越大，橡胶材料的刚性越高，弹性变形越小。

弹性模量对橡胶材料的弹性和变形能力有重要影响。

三、屈服应力(Yield stress)屈服应力是指橡胶材料开始发生可观察的塑性变形时所受到的最大应力。

屈服应力越大，橡胶材料的强度越高，能够承受更大的外部力。

屈服应力对橡胶材料的可塑性和耐久性有重要影响。

四、断裂韧性(Fracture toughness)断裂韧性是指橡胶材料在断裂前能够吸收的能量。

它反映了材料抵抗断裂的能力。

断裂韧性越高，橡胶材料的耐冲击性和耐磨性越好。

断裂韧性对橡胶材料的使用寿命和可靠性有重要影响。

除了以上几个常见的橡胶材料参数外，还有一些其他的参数也对橡胶的性能和行为产生影响。

例如，温度对橡胶的弹性模量和硬度有显著影响。

随着温度的升高，橡胶材料的弹性模量和硬度会下降。

此外，橡胶的化学成分和配方也会对其性能产生重要影响。

不同种类的橡胶具有不同的化学成分和配方，因此其性能也有所差异。

橡胶的材料参数对其性能和行为有着重要的影响。

通过了解橡胶的硬度、弹性模量、屈服应力、断裂韧性等参数，可以更好地预测和控制橡胶的性能，从而满足工程设计的要求。

未来的研究可以进一步探索橡胶材料参数与其他因素的关系，以提高橡胶的性能和应用范围。

基于ABAQUS的橡胶材料粘弹性特性仿真王永冠1，黄友剑1，卜继玲21.株洲时代新材科技股份有限公司技术中心，株洲，412007.2.西南交通大学机械工程学院，成都，610031摘要：本文通过一个橡胶关节产品的径向载荷作用下材料及产品力学性能的变化为例，研究橡胶材料的粘弹性对其及产品性能的影响。

分析过程充分说明Abaqus是研究橡胶粘弹性能的强有力的有限元分析工具。

关键词：橡胶材料，ABAQUS，粘弹性，滞回曲线1 引言自然界有两类众所周知的材料：弹性固体和粘性流体。

弹性固体具有确定的构形，在静载作用下发生的变形与时间无关；粘性流体没有确定的形状，在外力作用下形变随时间而发展。

而有一些材料常同时具有弹性和粘性两种不同机理的变形，综合体现弹性固体和粘性流体的特性，材料的这种性质称为粘弹性。

这类材料受力后的变形过程是一个延迟过程。

因此，这类材料的应力不仅与当时的应变有关，而且与应变的全部变化过程有关，材料应力应变意义对应的关系已不存在，应以应变关系与时间有关，这类材料称为粘弹性材料[1]。

2 材料粘弹性力学行为物质粘弹性的宏观表象描述，着重于物质的力学行为与时间、频率和温度的相关性。

本节简要阐述物质的粘弹性性能：准静态条件下物体的应力应变随时间而变化的基本现象，即蠕变和应力松弛；谐变作用时粘弹性性能的频率相关性；粘弹性行为的温度依赖性。

本文通过一个橡胶关节产品径向加载下的计算，且考虑橡胶材料的粘弹性属性，来全面系统地研究橡胶产品的各项力学性能。

有限元模型及材料属性定义见图1所示。

图1 橡胶关节的有限元模型及材料属性定义考虑橡胶材料的粘弹性性能，在定义超弹性属性后，还需在材料属性定义中继续添加材料的粘弹性参数或滞回参数。

ABAQUS提供了多种粘弹性或滞回参数的输入方式，最常见的有多项系数拟合、松弛及蠕变的实验数据输入两种方式[2]。

本文采用前者对橡胶材料粘弹性属性进行描述。

同时还可以输入时间温度参数，以描述橡胶材料粘弹性的时温效应[2]。

ABAQUS中网格划分对于橡胶材料自接触，大变形的收敛性研究曹鹏1，冯德成1，马宏岩1（1.哈尔滨工业大学交通学院）前言橡胶材料在工业界应用广泛，是非常多工业原件的组成材料。

典型的橡胶原件为橡胶，金属复合结构，同时橡胶材料也是轮胎的主要组成部分。

这些原件在使用过程中往往会发生大变形，同时橡胶材料又是一种超弹性材料，可以承受巨大的变形而不破坏，卸载以后变形可以回复。

这种材料属性使得橡胶类材料区别于金属类，混凝土类材料。

在国际通用的有限元软件abaqus上为模拟橡胶类材料准备了丰富的材料库。

abaqus软件的6.9-2版本可以提供Mooney—Rivlin，Neo Hooke，Ogden，Polynomial等多种方式来方便用户定义各种实验或理论确定的超弹性模型来模拟橡胶材料的独特力学特性。

1橡胶材料的大变形由于橡胶材料能够承受的大变形能力使得橡胶材料在受力过程中发生了巨大的变形，导致在有限元计算中由于网格变形过大，单元发生严重扭曲从而导致了计算不收敛（收敛问题一般发生在standard中）。

同时在橡胶变形过程中，一般会发生自接触，这样更加剧了一些橡胶类材料在有限元计算中过早停止收敛，无法得到准确模拟的不良后果。

为了解决这一问题，很多针对于abaqus软件的计算橡胶类材料的方法被提出，如文献[1]中介绍了一种采用python语言书写脚本文件在计算过程中提前有限元网格，并重新划分的方法，取得了良好的效果。

高密度的网格也是解决网格收敛性的一个主要方法，但是这样方法会增加计算成本，同时这种方法对于自接触+网格奇异时往往获得不了很好的效果。

采用explicit来模拟橡胶材料的变形也是一种可以替代的方案，但是收敛性却只能通过最小时间步长来确定，同时计算时间巨大。

从文献[1]的观点可以认为，网格调整对于保证这种大变形材料计算结果的收敛性具有重要的作用。

众所周知，固体力学中一般材料拉格朗日坐标来定义控制方程。

这样的行为使得材料限制在网格当中，如果网格变形过大则有限元网格投射到整体坐标系下时可能发生退化，如局部坐标系下的四节点等参元在总体坐标系下退化为三节点次参云，如果反应在abaqus软件中会提醒负特征值或零主元。

2007年A BA QUS华中地区技术研讨会
一、橡胶分析难点与挑战
1. Predicting component failure 2. Analyzing stress and strain histories 3. Creating an accurate FE representation 4. Creating material model and test for FEA
5
4
3
2
1
0
-4 -3 -2 -1 0
1
2
3
4
D ynamic Disp lacement(mm)
6、动刚度曲线
一、橡胶分析的难点与挑战
¾ 粘弹性与动刚度
技术研讨会
7、动载曲线
8、动刚度曲线
一、橡胶分析的难点与挑战
¾ 网格设计与分析(o形圈密封)
上表面承载
两种网格 网格
上表面承载
技术研讨会
2007年A BA QUS华中地区技术研讨会
ABAQUS研讨会
2、压缩型减振元件(轨道减振器)
图2-6 设计与分析 利用ABAQUS软件可预测元件动静刚度比、自振频繁等表征!
二、橡胶元件的典型结构
ABAQUS研讨会
2、压缩型减振元件(轨道减振器)
图2-6 设计与分析 利用ABAQUS软件可预测元件动静刚度比、自振频繁等表征!
二、橡胶元件的典型结构
二、橡胶元件的典型结构
4、系统部件（空气弹簧）
ABAQUS研讨会
图： 空气弹簧系统
二、橡胶元件的典型结构
ABAQUS研讨会
QD260空簧装车实验道路
郑州宇通916锥形簧 二汽QD260空气弹簧

品开发周期 。
关键词 ： 橡胶减振器 ； 参数化 ； 尺寸优化 ； 二次开发
中 图 分类 号 ： Ｔ Ｄ ４ ２ １ ． ５＋４ ； Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９ 文献 标 识 码 ： Ｂ
Ｒｕ ｂ ｂ ｅ ｒ Ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ Ａｂ ｓ ｏ ｒ ｂ ｅ ｒ Ｂ ａ ｓ 。针对上 述现状 ， 分析 了橡胶减振器 的静 、 动 态特性和参 数选择 与设计 ， 并以Ｐ ｙ ｔ ｈ ｏ ｎ 为工
具， 基于 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ 二次开发技术完成 了橡胶减振器参数化优化设计系统 及橡胶减 振器动态 刚度计算 系统。前者实 现了在
满足指定三 向静态刚度要求下 ， 对形状复杂橡 胶减振 器的尺寸优化设计 ； 后者实现 了在指定预载及激励下 ， 橡胶减振器动态 刚度的计算 。既满足了形状复杂橡胶减 振器的设计要求 ， 且整个设计计算过程 自动快速 ， 有效地提高了设计效率 ， 缩短了产
第３ ０ 卷 第１ Ｏ 期
文章编号 ： １ ０ ０ ６— ９ ３ ４ ８ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０— ０ １ ９ ９— ０ ４
计
算
机
仿
真
２ ０ １ ３ 年１ ０ 月
基于 Ａ Ｂ ＡＱＵ Ｓ的橡 胶 减 振 器 参 数 化 优化 设计
余 天超 ， 刘 夫云 ， 孙 永 厚
（ 桂林 电子科技大学机电工程学院 ， 广西 桂林 ５ ４ １ ０ ０ ４ ） 摘要 ： 关于发动机减振器优化设计问题 ， 在橡胶减振器 的设计 中， 大多采用 经验 设计和试验修 正的方法 ， 效率低 下且无法应
Ｇ ｕ ｉ ｌ ｉ ｎ ５ ４ １ ０ ０ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ＡＢＳ Ｔ ＲＡＣＴ ： Ｒｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ，ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｓ ｔ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｍｏ ｓ ｔ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｒ ｕ ｂ ｂ ｅ ｒ ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｂ ｅ ｒ ，ｂ ｕ ｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｈ ａ ｓ ｌ ｏ ｗ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｎ ｎ ｏ ｔ ｂ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｏ ｆ ｒ ｕ ｂ ｂ ｅ ｒ ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ ａ ｂ － ｓ ｏ ｒ ｂ ｅ ｒ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ．Ｉ ｇ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｗ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｕ ｂ ｂ ｅ ｒ ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｂ ｅ ｒ ｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ，ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｅ —

Abaqus中橡胶大变形问题橡胶材料在工程中广泛应用，其特性之一就是其在受力时会产生大变形。

在工程实践中，需要对橡胶材料的大变形行为进行准确的预测和仿真，以便设计出更加可靠和安全的产品。

而Abaqus作为一款强大的有限元分析软件，可以帮助工程师们对橡胶材料的大变形问题进行深入研究和分析。

在Abaqus中，对橡胶材料的大变形问题进行仿真和分析通常需要考虑以下几个方面的内容：橡胶材料的本构模型、边界条件的设定、大变形时的网格变形和接触问题等。

在本文中，我将针对这些内容展开深入的讨论和分析，并结合个人的经验和理解，希望能为你带来有价值的信息和见解。

1. 橡胶材料的本构模型橡胶材料的大变形行为是非线性的，因此在Abaqus中对其进行仿真时，需要使用适当的本构模型来描述其力学行为。

常见的橡胶材料本构模型包括各向同性模型、各向异性模型、超弹性模型等。

在选择本构模型时，需要考虑橡胶材料的实际性能和实验数据，以及仿真的准确性和计算效率。

需要对本构模型的参数进行合理的设定和校准，以确保仿真结果的准确性和可靠性。

2. 边界条件的设定橡胶材料在实际工程中往往处于复杂的受力和约束条件下。

在Abaqus中进行橡胶材料的大变形仿真时，需要对边界条件进行合理的设定。

这包括加载条件的设定、约束条件的设定以及边界条件的处理等。

合理的边界条件设置能够更好地模拟橡胶材料的受力和变形行为，从而得到准确的仿真结果。

3. 大变形时的网格变形和接触问题橡胶材料在受力过程中会产生较大的变形，这需要在Abaqus中进行合适的网格变形和接触处理。

在进行橡胶材料大变形仿真时，需要对网格进行合理的划分和调整，以适应材料的大变形，同时需要对接触问题进行有效的处理，保证仿真的准确性和稳定性。

总结回顾通过以上对Abaqus中橡胶材料大变形问题的讨论和分析，我们可以得出以下几点结论：在进行橡胶材料大变形仿真时，需要选择合适的本构模型，并对模型参数进行准确的设定和校准；在边界条件的设定上，需要考虑橡胶材料的受力和约束情况，以得到真实可靠的仿真结果；在进行大变形仿真时，需要合理处理网格变形和接触问题，以确保仿真的准确性和稳定性。

2007年ABAQUS华中地区技术研讨会橡胶减振器设计分析与ABAQUS模拟仿真黄友剑2007年4月时代新材４、载荷位移曲线1、空气导管3、压缩模型图1-1 加载与应变历程rgen Bergström提供的本构模型，ＡＢＡＱＵＳ可以同时对超弹及Mullins进行拟合。

图1-2 玛琳效应拟合m提供的本构模型，ＡＢＡＱＵＳ可以同时对超弹图1-3:超弹材料的粘弹曲线特性7、动载曲线8、动刚度曲线两种网格网格图2-1 自由面设计与分析图2-2 弹性定位套图2-3 结构设计与分析利用ABAQUS预测元件的轴向、垂向、纵向三向刚度，从面满足产品的设计要求。

图2-3 结构设计与分析利用ABAQUS预测元件的轴向、垂向、纵向三向刚度，从面满足产品的设计要求。

2、橡胶球铰(定位节点)二、橡胶元件的典型结构ABAQUS研讨会图2-4 定位节点的设计与分析2、橡胶球铰(定位节点)二、橡胶元件的典型结构ABAQUS 研讨会图2-4 定位节点的设计与分析2、橡胶球铰(定位节点)二、橡胶元件的典型结构ABAQUS 研讨会图2-4 定位节点的设计与分析2、橡胶球铰(汽车节点)二、橡胶元件的典型结构ABAQUS 研讨会图2-5 定位节点的设计与分析图2-5 定位节点的设计与分析二、橡胶元件的典型结构ABAQUS研讨会2、橡胶球铰(汽车节点)图2-6 汽车球铰的承载动画图橡胶球铰各向承载动画2、压缩型减振元件(轨道减振器)二、橡胶元件的典型结构ABAQUS 研讨会图2-6 设计与分析利用ABAQUS 软件可预测元件动静刚度比、自振频繁等表征!2、压缩型减振元件(轨道减振器)二、橡胶元件的典型结构ABAQUS 研讨会图2-6 设计与分析利用ABAQUS 软件可预测元件动静刚度比、自振频繁等表征!图2-7 ABAQUS与压缩型元件2、压缩型减振元件(橡胶堆)二、橡胶元件的典型结构ABAQUS 研讨会图2-7 ABAQUS 与压缩型元件轨道减振器图3-2 自由面设计与优化利用ABAQUS可很好的预测出元件所需要的刚度拐点开孔方向应力集中破坏位置无应力集中轴箱弹簧结构与分析3、剪切型橡胶元件（轴箱弹簧）二、橡胶元件的典型结构ABAQUS 研讨会ABAQUS ，并结合工程实际，能较好的分析出产品可能破坏的位置，这为优化结构，提高产品寿命提供了可能。

abaqus橡胶材料定义一、概述Abaqus是一种广泛使用的有限元分析软件，可以用于模拟各种工程问题。

其中，橡胶材料在工程中应用广泛，因此在Abaqus中定义橡胶材料是非常重要的。

本文将详细介绍如何在Abaqus中定义橡胶材料，包括材料参数的设置和实例应用。

二、材料参数设置1. 橡胶材料的特性橡胶是一种高弹性和高可变形性的聚合物材料。

在应力作用下，它可以发生大变形而不会破裂。

因此，在定义橡胶材料时需要考虑以下特性：（1）非线性弹性：橡胶具有非线性弹性行为，在大变形下表现更为明显。

（2）黏弹性：橡胶具有黏弹性行为，在应力作用下会发生时间依赖的变形。

（3）疲劳寿命：由于其高可变形性，橡胶易受到疲劳损伤。

2. 材料参数设置在Abaqus中定义橡胶材料时需要设置以下参数：（1）密度rho：单位为kg/m^3。

（2）泊松比nu：泊松比是材料的一个基本参数，表示材料在拉伸或压缩时横向收缩或膨胀的程度。

对于橡胶材料，通常取值为0.49。

（3）Young's模量E：Young's模量是材料的刚度参数，表示单位应力下单位应变的比值。

对于橡胶材料，通常取值范围为0.1-10MPa。

（4）损伤参数：由于橡胶易受到疲劳损伤，因此需要设置相应的损伤参数。

三、实例应用下面以一个简单的拉伸试验为例介绍如何在Abaqus中定义橡胶材料。

1. 模型建立首先，在Abaqus中新建一个模型，并创建一个草图来定义试件几何形状。

然后，使用拉伸工具将试件进行拉伸并设置荷载大小和方向。

2. 材料定义接下来，在Abaqus中定义橡胶材料。

选择“Materials”菜单，在弹出窗口中选择“Elastic”类型，并输入上述所提到的密度、泊松比和Young's模量等参数。

此外，还需要设置相应的损伤参数。

选择“Damage and Failure”菜单，在弹出窗口中选择“Ductile Damage”类型，并设置相应的参数。

3. 模拟分析最后，在Abaqus中进行模拟分析。

abaqus中冲击计算橡胶出现大变形导致计算停止全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：abaqus是一款广泛应用于有限元分析的工程仿真软件，它能够对各种工程问题进行模拟分析，如结构强度、热传导、流体动力学等。

在使用abaqus进行冲击计算时，有时会出现橡胶材料出现大变形导致计算停止的情况，这对于工程仿真的准确性和稳定性带来了一定的挑战。

橡胶材料是一种具有高弹性和变形能力的材料，因此在受到冲击载荷时容易发生大变形。

在abaqus中对橡胶材料进行冲击计算时，需要考虑材料的大变形特性，以确保计算的准确性和稳定性。

在实际工程中，由于橡胶材料的复杂性和非线性特性，往往会出现计算停止的情况。

出现橡胶材料大变形导致计算停止的原因主要包括以下几个方面：橡胶材料的非线性行为导致了计算的收敛困难。

在abaqus中，通常采用显式求解器进行冲击计算，但由于橡胶材料的非线性特性，容易出现计算过程中收敛困难的情况，导致计算无法进行下去。

橡胶材料的大变形导致了网格的扭曲和失真。

在abaqus中，网格的质量对计算结果的准确性至关重要。

当橡胶材料发生大变形时，会导致网格的扭曲和失真，从而影响计算的稳定性和准确性。

橡胶材料的材料参数设置不当也会引发计算停止。

在abaqus中，用户需要根据橡胶材料的实际性能和性质来设置材料参数，包括杨氏模量、泊松比等。

如果材料参数设置不当，可能会导致计算过程中出现数值奇异性或不收敛的情况，进而导致计算停止。

针对以上问题，可以采取一些措施来解决橡胶材料大变形导致计算停止的情况。

可以尝试采用隐式求解器进行计算，以提高计算的稳定性和收敛性。

可以对网格进行优化和加密，以减少橡胶材料大变形导致的网格扭曲和失真。

需要合理设置橡胶材料的材料参数，以确保计算的准确性和稳定性。

第二篇示例：abaqus是一款强大的有限元分析软件，广泛应用于工程领域中各种结构的模拟和分析工作。

在许多工程项目中，橡胶材料的性能扮演着非常重要的角色，特别是在冲击负载下的应力分析中。