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天然乳胶泡沫材料压缩形变的数值模拟作者：陈顺微，厉纯纯，孙梦情，王雪琴来源：《现代纺织技术》2022年第05期摘要：為方便乳胶纺织产品分析和设计，采用有限元法对寝具乳胶泡沫材料的压缩性能进行仿真与分析并建立乳胶泡沫变形量、压强、厚度三者的数学模型。
在获得寝具乳胶泡沫的压缩性能、剪切性能、拉伸性能应力与应变实验结果的基础上，根据有限元软件ABAQUS对寝具乳胶泡沫分别采用超弹泡沫实验数据法、超弹泡沫模型参数法、低密度泡沫法3种方法进行单轴压缩仿真。
仿真结果与实验值拟合分析结果显示，用低密度泡沫法仿真的拟合度相对最高，达到98.71%，相对最接近寝具乳胶泡沫的实际压缩性能。
对乳胶泡沫微元进行变形仿真研究，分析得到乳胶泡沫变形量、压强、厚度三者的数学模型，为后续个性化乳胶产品尺寸设计提供帮助。
关键词：寝具乳胶泡沫;应力;应变;单轴压缩;仿真中图分类号：TQ337+.3，TS02文献标志码：A文章编号：1009-265X（2022）05-0060-07Numerical simulation of compression deformation of natural latex foamCHEN Shunwei1a， LI Chunchun2， SUN Mengqing1a， WANG Xueqin1b（1a.College of Textile Science and Engineering（International Silk Institute）; 1b.Key Laboratoryof Intelligent Textile and Flexble Interconnection of Zhejiang Province， Zhejiang Sci-TechUniversity， Hangzhou 310018， China; 2.Novatex Co.， Ltd.， Hangzhou 311108， China）Abstract： In order to analyze the compression performance of bedding latex foam and establish mathematical models of the deformation， pressure and thickness of the latex foam to facilitate the design of latex products， the finite element method was used to simulate and analyze its compression performance. First， the compressive， shear， and tensile properties of latex foam for bedding are tested， obtaining the stress and strain of three mechanical experiments. Combining the experimental results， three methods of "hyper foam test data， hyper foam model parameter method and low-density foam method" were used to simulate uniaxial compression for bedding latex foam in the finite element software ABAQUS. The simulation results and the experimental values are analyzed by fitting， and the results show that the degree of fit is the highest when the low-density foam method is used for simulation， reaching 98.71%. Therefore， the "low-density foam method" is used for simulation， which is relatively close to the actual compression performance of bedding latex foam. Then deformation simulation research on latex foam micro-element is performed. Through simulation experiment analysis of different thickness and deformation under a certain pressure， and simulation experiment analysis of different pressure and deformation under a certain thickness， the three types of deformation， pressure and thickness of latex foam are obtained. The mathematical model provides help for the subsequent personalized latex product size design. At the same time， as an innovativetechnology， the numerical simulation research method also provides a more convenient and scientific method for the research and design of textile materials and textile products.Key words： bedding latex foam; stress; strain; uniaxial compression; simulation乳胶因其独特的防螨、防菌、透气性好、不易变形且弹性优良的特点，作为持久耐用、健康环保的寝具产品材料能够缓解人体压力，在人们生活中逐渐得到广泛应用。
发泡缓冲材料本构模型研究及其CAD应用发泡缓冲材料本构模型研究及其CAD应用摘要：发泡缓冲材料是近年来广泛应用于包装、运输和冲击吸能等领域的新型材料。
本构模型的研究对于材料的设计和工程应用具有重要意义。
本文主要基于CAD技术，针对发泡缓冲材料的本构模型进行研究，并探讨了其在CAD应用中的意义及前景。
关键词：发泡缓冲材料，本构模型，CAD应用引言随着电子设备、脆弱物品的广泛应用，对于包装和运输过程中的冲击吸能能力要求越来越高。
发泡缓冲材料由于其轻质、吸能性能好等特点，在包装、保护和运输中得到了广泛应用。
发泡缓冲材料的性能与其内部结构和物理化学性质有关，因此，研究其本构模型对于材料的设计和工程应用具有重要意义。
一、发泡缓冲材料的本构模型发泡缓冲材料的本构模型是指通过建立数学公式或数值运算模型来描述材料的力学特性和变形规律的模型。
发泡缓冲材料的本构模型的建立是一个复杂的过程，需要充分考虑材料的特性以及制备方法等因素。
研究表明，发泡缓冲材料的力学行为与其内部结构、物理化学性质、外界加载速度等因素密切相关。
常见的发泡缓冲材料本构模型包括线性弹性本构模型、非线性弹性本构模型和塑性本构模型等。
不同的模型适用于不同的情况和目的。
二、发泡缓冲材料本构模型的研究方法发泡缓冲材料本构模型的研究方法主要包括实验方法和数值模拟方法。
实验方法是通过对发泡缓冲材料进行拉伸、压缩、剪切等形变试验，并测量其力学性能，以获取相应的本构关系。
实验方法的优点是直观、可靠，能够提供实际材料的性能参数。
然而，实验方法在时间和成本上较为昂贵，并且无法探究本构关系的微观机理。
数值模拟方法是通过建立数学模型和计算模型，利用计算机进行模拟分析。
数值模拟方法可以对材料的力学行为进行精确的预测和分析，具有高效、经济的优点。
常见的数值模拟方法包括有限元法、网格法和离散元法等。
三、发泡缓冲材料本构模型的CAD应用CAD（计算机辅助设计）技术在工程设计和制造领域中具有重要作用。
粘弹性流体的本构模型及其应用随着人们对物质性质的深入研究，越来越多的特殊性质的物质被人们所发现，粘弹性流体就是其中之一。
粘弹性流体既具有粘性又具有弹性，被广泛运用于化学、医学、生物学和工程等领域中。
而对于粘弹性流体的本构模型的研究，则是这些应用的基础。
本篇文章将对粘弹性流体的本构模型及其应用进行详细的论述。
一、粘弹性流体的性质粘弹性流体是介于粘性流体和弹性体之间的物质，它既具有流变性质，也具有力学弹性。
它的流变特性表现为，当它受到作用力时会出现变形，而当这种作用力减小或消失时，它的变形又会逐渐恢复。
这种特殊的性质使得它在许多领域具有广泛的应用。
二、粘弹性流体的本构模型粘弹性流体的本构模型是用数学方式来描述流体变形特性的模型。
它是通过实验数据和理论推导确定的粘弹性流体性质的一种数学表示，用于预测和计算其在不同外力下的流变特性。
在粘弹性流体的本构模型中，最常见的是Maxwell模型、Kelvin模型以及Jeffreys模型。
1、Maxwell模型Maxwell模型是由Maxwell在1867年提出的一种模型，是最早被使用的粘弹性流体本构模型之一。
它被广泛应用于石油工程、高分子材料工程、生物领域等领域中。
Maxwell模型的基本原理是将粘性流体和弹性体的模型结合而成。
在Maxwell模型中，流体被视为一个简单的线性弹性体，它由一个弹簧和一个阻尼器组成。
当给该模型施加一个外力时，其中的弹簧会产生弹性变形，而其中的阻尼器会产生粘性变形，使模型发生流变。
而在外力消失后，这两种变形也会随之减小或消失。
2、Kelvin模型Kelvin模型是由Lord Kelvin在1855年提出的一种模型，它将Maxwell模型中的一个弹簧换成为一个螺旋状的弹性体。
和Maxwell模型一样，Kelvin模型也是一种线性的本构模型，它可以更好地描述时间依赖性粘弹性流体的行为。
3、Jeffreys模型Jeffreys模型是由Jeffreys在1927年提出的一种模型，它是Maxwell模型的一种变体。
《几类粘弹性模型的长时间动力学行为研究》篇一一、引言粘弹性材料是一种重要的物理和工程材料，广泛应用于橡胶、塑料、粘合剂和润滑油等许多领域。
这些材料的特殊性质包括既有弹性又具有粘性，因此在动态负载和周期性载荷下的动力学行为变得十分复杂。
为了更准确地理解和描述粘弹性材料的动力学行为，本篇论文主要研究了几类粘弹性模型的长时间动力学行为。
二、粘弹性模型概述粘弹性模型是描述粘弹性材料力学行为的数学模型。
根据不同的应用场景和需求，有多种粘弹性模型被提出，如Maxwell模型、Kelvin-Voigt模型、分数阶导数模型等。
这些模型都能从不同角度反映粘弹性材料的性质和行为。
三、Maxwell模型的长时间动力学行为Maxwell模型是最简单的粘弹性模型之一，它通过两个串联的弹簧和阻尼器来描述材料的弹性和粘性。
在长时间的动力学行为研究中，我们发现Maxwell模型的应力响应随时间逐渐衰减，最终趋于稳定状态。
此外，该模型在长时间尺度下表现出明显的记忆效应和松弛现象。
四、Kelvin-Voigt模型的长时间动力学行为Kelvin-Voigt模型则通过两个并联的弹簧和阻尼器来描述材料的性质。
与Maxwell模型相比，Kelvin-Voigt模型在长时间尺度下表现出不同的动力学行为。
其应力响应在初始阶段迅速衰减，然后逐渐趋于一个稳定的长期值。
此外，该模型还表现出明显的剪切变稀和剪切增稠现象。
五、分数阶导数模型的长时间动力学行为分数阶导数模型是一种更复杂的粘弹性模型，通过引入分数阶导数来描述材料的粘弹性质。
该模型在长时间尺度下表现出更为复杂的动力学行为。
应力响应随时间呈现出一种非单调的衰减趋势，且具有长期记忆效应。
此外，该模型还具有一些独特的性质，如分数阶数对材料性质的影响等。
六、结论本篇论文研究了三种不同类型粘弹性模型的长时间动力学行为。
这些模型在不同程度上都能反映粘弹性材料的弹性和粘性特性。
通过对这些模型的深入研究和对比分析，我们可以更全面地理解粘弹性材料的动力学行为和性质。
装备环境工程第20卷第12期·78·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2023年12月热空气作用下FM-2D橡胶材料老化本构模型研究陈杰1，李彪1*，唐庆云2，张腾3，李亚智1（1.西北工业大学 航空学院，西安 710072；2.工业与信息化部电子五所，广州 510000；3.空军工程大学 航空工程学院，西安 710038）摘要：目的建立热空气作用下氟醚-2D（FM-2D）橡胶材料的老化本构模型，形成老化作用下橡胶材料力学响应分析方法，为准确评估橡胶密封件使用寿命提供依据。
方法探究热空气作用下FM-2D橡胶材料老化机理，基于连续介质有限变形理论框架，采用热力学耗散势函数法，引入橡胶老化过程的势能函数，据此建立考虑橡胶材料老化的超弹性本构模型，基于橡胶老化试验，完成本构模型参数标定，实现老化作用下橡胶力学响应的预测。
结果建立了热空气作用下橡胶材料的老化本构模型，依据老化试验数据标定模型参数，分析了热空气作用下橡胶材料本构模型的可靠性。
结论建立的热空气作用下橡胶材料的老化本构模型可准确预测橡胶随老化时间演变的力学响应，有效模拟了橡胶材料的老化过程。
关键词：橡胶；超弹性；热空气；老化；力学响应；本构模型；应变张量中图分类号：TJ04 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)12-0078-07DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.12.010Constitutive Modeling of FM-2D Rubber Materials Subject to Hot Air AgingCHEN Jie1, LI Biao1*, TANG Qing-yun2, ZHANG Teng3, LI Ya-zhi1(1. School of Aeronautics, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China;2. Electronic Fifth Institute of the Ministry of Industry and Information Technology, Guangzhou 510000, China;3. School of Aeronautical Engineering, Air Force Engineering University, Xi’an 710038, China)ABSTRACT: This study aims to establish a constitutive model for rubber materials undergoing hot air aging, emphasizing the development of a mechanical response analysis method applicable for assessing the service life of rubber seals. Employing the finite deformation theory within the framework of continuous mechanics, the method incorporates the thermodynamic dissipa-tion potential function. The potential energy function representing the rubber aging process is introduced, leading to the formu-lation of a hyperelastic constitutive model that accounts for the effects of rubber material aging. To validate the model, rubber aging tests were conducted, and the model parameters were calibrated based on the experimental results. Application of the de-veloped constitutive model to FM-2D rubber material demonstrated its efficacy in accurately predicting the evolution of me-收稿日期：2023-11-15；修订日期：2023-12-12Received：2023-11-15；Revised：2023-12-12基金项目：国家自然科学基金（12072272）；国家科技重大专项（J2019-I-0016-0015）Fund：National Natural Science Foundation of China (12072272); National Science and Technology Major Project (J2019-I-0016-0015)引文格式：陈杰, 李彪, 唐庆云, 等. 热空气作用下FM-2D橡胶材料老化本构模型研究[J]. 装备环境工程, 2023, 20(12): 78-84.CHEN Jie, LI Biao, TANG Qin-yun, et al. Constitutive Modeling of FM-2D Rubber Materials Subject to Hot Air Aging[J]. Equipment Environ-mental Engineering, 2023, 20(12): 78-84.*通信作者（Corresponding author）第20卷第12期陈杰，等：热空气作用下FM-2D橡胶材料老化本构模型研究·79·chanical responses under conditions of hot air aging. This model serves as a valuable tool for evaluating the durability of rubber seals and contributes to a more comprehensive understanding of the aging dynamics in rubber materials.KEY WORDS: rubber; hyperelasticity; hot air; aging;mechanical response; constitutive model; strain tensor橡胶密封件对保证发动机的性能、可靠性和安全性至关重要[1-2]。
描述橡胶变形的的本构模型有很多：你认为下列本构模型你最喜欢使用哪个！1、Neo-hookean2、Arruda-Boyce3、Mooney-Rivlin4、Ogden5、Marlow6、Polynomial7、Yeoh8、Wan der Waals9、Flory我的选择是：2、Arruda-Boyce理由是：Arruda-Boyce本构模型能在实验数据较少的情况下，对橡胶的拉、压、剪应变状况进行较好的预测。
而国内分析研究橡胶的同行，也包括本人，都很难有橡胶材料的拉、压、剪实验数据。
为了在没有充足的实验数据的情况下，能对橡胶特性进行有效的预测，我认为Arruda-Boyce 本构模型是具有优势的。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 本构模型不是根据材料跟变形情况来选的，怎么能说喜欢那个就用那个的啊我只用过其中三个，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。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 本构模型的确是根据材料及模型的变形情况来选的，是综合考虑的结果，你刚才讨论的是有道理的，是一般的经验性的总结，选择本构模型最核心的一点是：利用某本构模型拟合得到的应力应变数据应最大程度能够反映你所使用的实验数据，吻合程度越好，说明你选择的本构模型对你这组材料越适合。
