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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。
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。
橡胶材料本构模型的有限元分析及参数拟合
谢伟
【期刊名称】《福建建材》
【年(卷),期】2022()4
【摘要】橡胶是典型的超弹性材料,在外力作用下会发生非常大的变形,外力卸载后可以完全恢复至初始状态,且具有几乎不可压缩的性质,这使得其力学性能非常复杂,难以用常规的材料属性去描述。
因此,对橡胶材料的力学行为进行数值模拟分析具有十分重要的工程意义。
以橡胶材料的基础力学试验为基础,介绍了几种常见的超弹性本构模型,通过ABAQUS软件建立了相应的计算模型,得到了橡胶材料应力应变曲线,验证了有限元分析的合理性,为进一步研究橡胶材料的性质打下了基础。
【总页数】4页(P11-14)
【作者】谢伟
【作者单位】安徽理工大学土木建筑学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ3
【相关文献】
1.柔性接头弹性件超弹性本构参数拟合和低压摆动非线性有限元分析
2.本构方程对橡胶材料裂纹尖端J积分有限元分析结果的影响
3.填充橡胶材料循环加载的本构行为及数值拟合
4.一次拟合法与二次拟合法求解模型参数的研究——以林分密度控制图等上层高线模型拟合为例
5.基于Mooney-Rivlin模型和Yeoh模型的橡胶材料有限元分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
橡胶材料在ABAQUS的材料参数设定ABAQUS是一款常用的有限元分析软件，能够进行多种工程问题的模拟和分析。
在ABAQUS中，要设定橡胶材料的材料参数，首先需要选择适当的材料模型，并根据实验数据来确定材料参数的具体数值。
橡胶材料的性质是非线性的，所以在ABAQUS中通常使用Hyperelastic材料模型。
下面将详细介绍橡胶材料在ABAQUS中的材料参数设定。
橡胶材料的本构模型由于橡胶材料的高度可压缩性和非线性行为，经典的线性弹性模型不能准确地描述橡胶的力学性能。
在ABAQUS中，默认的橡胶材料模型是非线性的Hyperelastic材料模型，可选的模型包括：Mooney-Rivlin模型、Neo-Hookean模型、Ogden模型等。
这些模型的主要区别在于其形式和需要确定的参数数量。
在选择合适的模型时，需要根据实验数据的特点和需求来进行选择。
材料参数的确定确定橡胶材料的材料参数是非常重要的，这些参数直接影响到模拟结果的准确性。
通常，可以通过实验测试来测量材料的拉伸或压缩行为，以及其它的力学性能，例如剪切刚度和各个方向上的应变能函数。
利用这些实验数据，可以利用ABAQUS提供的拟合工具进行参数拟合，从而得到合理的材料参数。
拟合工具ABAQUS提供了多种实验数据拟合工具，用于确定材料模型的参数。
其中最常用的是通过拉伸实验数据进行拟合来确定材料的应变能函数。
该方法基于ABAQUS的材料模型来计算应变能函数，然后将实验数据拟合到计算结果得到最佳拟合参数。
在ABAQUS中，可以通过以下步骤进行材料参数设定：1. 创建材料模型：选择合适的Hyperelastic材料模型，并为其分配一个名称。
2.确定材料参数：根据实验数据的特点和要求，选择适当的材料参数。
3.输入材料参数：将确定的材料参数输入到ABAQUS中，可以通过输入文件或者ABAQUS/CAE图形界面进行设定。
4.材料测试：使用所设定的材料参数进行模拟测试，验证材料模型的准确性。
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。
橡膠材料在ABAQUS中使用
之設定
Alvin Chen
Outline
Elastic Behavior
Compressibility (Hyperelasticity)
Strain energy potentials (Hyperelasticity) Example
Linear elasticity
→Small elastic strains (normally less then 5%)
→Isotropic, orthotropic, or fully anisotropic
→Can have property depend on temperature and/or other field variables Hypoealsticity
→Small elastic strains-the stresses should not be large compared to the elastic modulus of the material
→Load path is monotonic
→If temperature is to be included “UHYPEL”
Hyperfoam
→Isotropic and nonlinear, energy dissipation and stress softening effects →Cellular solids whose porosity permits very large volumetric changes →Deform elastically to large strains, up to 90% strain in compression
→Requires geometric nonlinearity be accounted in analysis step
Porous elasticity
→Small elastic strains (normally less then 5%)
→Nonlinear, isotropic elasticity Isotropic, orthotropic, or fully anisotropic →Can have property depend on temperature and/or other field variables Viscoelasticity
→“viscous” (internal damping) effect, time dependent
→Large-strain problem
Hyperealsticity
→For rubberlike material at finite strain the hyperelastic model provides
a general strain energy potential to describe the material behavior for
nearly incompressible elastomers. This nonlinear elasticity model is
valid for large elastic strains.
The Hyperelastic material model:
→Is isotropic and nonlinear
→Is valid for materials that exhibit instantaneous elastic response up to large strains (such as rubber, solid
propellant, or other elastomeric materials)
→Requires that geometric nonlinearity be accounted for during the analysis step, since it is intended for finite-
strain applications.
Most elastomers (solid, rubberlike materials) have very little compressibility compared to their shear flexibility. In ABAQUS/Standard to assume that the material is fully incompressible.
Another class of rubberlike materials is elastomeric foam, which is elastic but very compressible.
In ABAQUS/Standard the use of hybird (mixed formulation) elements is recommended in both incompressible and almost incompressible cases.
Hyperelastic materials are described in terms of a “strain energy potential”, which defines the strain energy stored in the material per unit of reference volume (volume in the initial configuration) as a function of the strain at that point in the material
→Arruda-Boyce form →Marlow form
→Mooney-Rivlin form →Neo-Hookean form →Ogden form →Polynomial form
→Reduced Polynomial form →Van der Waals form
→Yeoh form。
