橡胶件的静、动态特性及有限元分析
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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
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基于ANSY S 中随动橡胶圈的有限元分析高喜玲(河南工程技术学校,河南焦作454000)摘要:常规型井口光杆密封装置的胶皮闸门是固定件,要实现井口密封装置的随动对中,就必须解除固定胶皮闸门的约束,设计出能够实时跟踪光杆运动的随动胶皮闸门组件,通过该部分组件的作用可使密封装置密封主体能够跟踪光杆的运动,调偏自如,随着杆的移动、振动,可在任意方向内进行动态补偿,随动体是重要部件,采用的是橡胶材料,由于操作频繁,橡胶内膜成为易损件,所以随动件的性能直接影响到该装置的寿命,一旦橡胶内膜损坏,不仅会造成停工,而且容易引发事故。
所以通过有限元分析来优选橡胶材料及结构参数,就显得非常必要。
关键词:随动;建模;应力分析;有限元中图分类号:TH11711 文献标志码:A 文章编号:100320794(2008)0520079203B ased on ANSY S with Rubber Ring of Finite E lement AnalysisG AO Xi -ling(Henan Engineering T echnical School ,Jiaozuo 454000,China )Abstract :Wellhead conventional type of rod sealing device rubber gate is fixed pieces ,in order to attain the wellhead sealing device with the right dynamic ,must lift gate fixed rubber restraints ,designed to track real -time m ovement of rod with the gates of rubber com ponents ,the com ponents through the role of sealing device will be the main seal tracking rod m ovement ,offset com fortable with the shot migration ,vibration ,in any direction within the dynamic com pensation ,with the dynamic is an im portant com ponent is used in rubber materials because users frequently ,rubber endometrial become fragile pieces.With the m oving parts of a direct im pact on the life of the device once rubber endometrial damage ,it will not only cause suspension ,and could easily trigger accidents.S o by finite element analysis and structural optimization rubber material parameters ,it is very necessary.K ey w ords :following ;m odeling ;stress analysis ;finite element0 前言由于抽油机制造、安装误差及抽油机受力变形、地基下沉等原因使光杆轴线与井口装置轴线间形成固定偏移及随机偏移,造成密封装置严重偏磨。
硅橡胶减振器的有限元建模与动态特性分析
刘晓东;李俊杰;曹逢源;姜洪雷
【期刊名称】《噪声与振动控制》
【年(卷),期】2018(38)6
【摘要】建立硅橡胶的有限元模型,以固有频率为评判标准,选择可靠的非线性瞬态分析方法以及硅橡胶超弹性本构模型对其进行动态特性分析.首先建立减振系统的有限元模型,通过理论分析,选用单步Houbolt法计算与常用的橡胶超弹性本构模型对应的减振器的加速度响应,然后进行傅里叶变换,从而提取出固有频率;接着采用自主研制的基于锤击法的振动测试系统进行实验测得减振器固有频率.通过两者结果比较验证了单步Houbolt法的可靠性,同时表明用Signiorini模型模拟硅橡胶材料的动态特性是更为合理的.在此基础上,分析了硅橡胶减振器轴向尺寸和径向尺寸参数对其动态特性的影响,从而为硅橡胶减振器的设计与应用提供了理论依据.
【总页数】5页(P194-198)
【作者】刘晓东;李俊杰;曹逢源;姜洪雷
【作者单位】同济大学机械与能源工程学院,上海201804;同济大学机械与能源工程学院,上海201804;同济大学机械与能源工程学院,上海201804;同济大学机械与能源工程学院,上海201804
【正文语种】中文
【中图分类】V214.3+3
【相关文献】
1.轻型货车车架有限元建模与动态特性分析 [J], 黄鼎键
2.轻型货车车架有限元建模与动态特性分析 [J], 黄鼎键
3.高速电主轴有限元建模及静动态特性分析 [J], 陈建文;胡世军;陈伟
4.轻型客车白车身有限元建模与静动态特性分析 [J], 白桂彩
5.基于均布弹簧模型的电主轴有限元建模及\r动态特性分析 [J], 刘成颖;杨哲因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
转向架轴箱橡胶节点疲劳寿命的有限元分析什么是转向架轴箱橡胶节点?转向架轴箱橡胶节点是汽车的重要组成部分,用于将车轮安装在变速箱上,从而使车轮与变速箱之间的振动减少到最小。
转向架轴箱橡胶节点把振动吸收,并消除了变速箱车轮之间的不对称性,从而改善了车辆操纵性能。
此外,它还能够有效地减少噪声和震动,在驾驶过程中提供更舒适的驾驶体验。
这些优点使橡胶节点在汽车工程中变得越来越重要,它们被广泛应用在各种汽车的转向架轴箱中,并且得到了许多车主的好评。
然而,由于汽车行驶中的疲劳作用,转向架轴箱橡胶节点也会遭受损坏。
如果节点疲劳寿命不足,就会导致车轮发生抖动,影响驾驶者的安全,因此转向架轴箱橡胶节点的疲劳寿命研究是非常必要的。
在结构设计中,有限元分析有着极大的优势,可以用于迅速预测转向架轴箱橡胶节点的疲劳寿命。
在过去的几年里,人们已经开始使用有限元方法来研究转向架轴箱橡胶节点的疲劳寿命。
首先,在使用有限元分析之前,需要建立转向架轴箱橡胶节点的几何模型。
建模时,应遵循结构实际尺寸,并考虑到橡胶材料的物理性质,特别是其柔韧性、松弛性和弹性。
接着,在有限元分析中,可以采用模态分析来模拟转向架轴箱橡胶节点的行为。
模态分析可以准确表征橡胶节点在任何振动频率下的振动响应,从而得出解析表达式的振动频率和振动幅度。
此外,还可以通过时间响应分析来确定橡胶节点在应力下的耐久性。
在时间响应分析中,可以利用累积应变的概念来记录橡胶节点的变形情况,从而获得节点疲劳寿命的估计值。
有限元分析可以计算出橡胶节点在各种工况下的变形情况,从而确定节点疲劳寿命。
除此之外,还可以使用有限元分析来确定节点疲劳寿命的影响因素,包括工况、振动频率和强度等。
此外,有限元分析还可以帮助优化转向架轴箱橡胶节点的结构设计,从而延长节点的疲劳寿命。
综上所述,有限元分析在研究转向架轴箱橡胶节点疲劳寿命方面具有重要意义。
通过综合利用有限元方法和模态分析方法,可以快速准确地估算出橡胶节点的疲劳寿命,帮助车主保持车辆的安全性和可靠性。
FRP橡胶支座竖向力学性能有限元分析FRP橡胶支座是一种结合了玻璃纤维增强聚合物(FRP)和橡胶材料的新型支座,具有高强度、轻质、耐腐蚀、耐久性好等优点。
在工程结构中,它被广泛应用于桥梁、楼房等结构的支承部位,用于承载和传递垂直荷载。
为了更好地了解和优化FRP橡胶支座的竖向力学性能,有限元分析是一种有效的方法。
有限元分析是一种数值计算方法,将复杂的物体或结构分割为有限个小单元,通过求解每个单元的力学方程来得到整个结构的力学行为。
对于FRP橡胶支座来说,有限元分析可以模拟其在竖向荷载作用下的应力、应变等力学性能,通过分析结果可以得到该支座的受力情况及工作性能。
在进行有限元分析之前,首先需要建立支座的几何模型。
FRP橡胶支座一般由下部金属板、上部FRP层和橡胶层组成,可以通过三维建模软件进行建模。
建模时需要考虑支座的实际尺寸、形状和材料特性等因素。
建模完成后,可以导入有限元软件进行分析。
在有限元分析过程中,最重要的是确定边界条件和加载方式。
由于FRP橡胶支座一般是垂直支撑结构荷载的,边界条件可以简化为固支边界条件,即支座的边界被限制在其中一固定位置。
加载方式可以选择为恒定力载荷或恒定位移载荷,根据实际情况选择合适的加载方式。
在解算过程中,有限元软件会将支座模型进行离散化处理,将其分割为大量小单元,并对每个单元求解其应力、应变等力学参数。
根据这些参数,可以绘制出支座在不同荷载情况下的受力图、位移图等结果。
通过对结果的分析,可以评估支座的受力情况以及是否满足设计要求。
有限元分析还可以进行参数优化,通过改变支座的几何形状、材料性质等因素,得到最优的支座设计。
例如,可以比较不同材料组合对支座性能的影响,了解FRP橡胶支座在不同工况下的力学性能。
此外,还可以通过有限元分析预测支座的寿命和可靠性,为实际工程应用提供参考。
总结起来,有限元分析是研究FRP橡胶支座竖向力学性能的一种有效方法。
通过建立支座的几何模型、确定边界条件和加载方式等,进行有限元分析可以得到支座的受力情况及工作性能。
圆球与橡胶垫接触的有限元分析一、问题描述分别模拟钢球以及橡胶球在以=0.95F N 的垂向载荷挤压硅橡胶(PDMS )垫时的变形情况。
钢球直径1=12.7mm Φ,硅橡胶圆盘直径2=50mm Φ,厚度d=5mm .已知硅橡胶杨氏模量 1.0363E MPa =,泊松比0.499σ=,为超弹性材料。
分别模拟小球为刚性材料和为橡胶材料时两种情况下硅橡胶垫的变形情况。
二、有限元分析由于橡胶本构关系的非线性化,以及橡胶制品在应用时的大变形、接触非线性边界条件使其工程模拟变的非常困难。
模拟的准确性与采用的本构关系模型以及模型中材料常数测试的准确性有密切关系。
本次分析以橡胶中常用的Mooney-Rivlin 材料作为橡胶的本构模型。
1、 材料参数的确定Mooney-Rivlin 模型的基本理论不赘述,通过查阅相关文献得知Mooney-Rivlin 模型中材料常数与材料弹性模量有如下关系:10016()E C C =+并且有经验公式:01100.25C C =可以计算Mooney-Rivlin 模型中材料常数1001138173,34543C C ==,用于有限元分析中定义材料。
2、 钢球与硅橡胶盘接触由于钢球与硅橡胶接触时钢球变形可以忽略,可以把钢球看做刚体(Rigid body ),建有限元模型如下:图1 刚性球接触时的有限元模型分析结果如下:图2 刚性球接触时圆盘变形云图最大变形为图中红色部分,为42.82100.282y m mm-∆=⨯=3、橡胶球与硅橡胶圆盘接触将球划分网格,并定义为可变性体(Deformable body)有限元模型如下:图3 橡胶球与硅橡胶圆盘接触时的有限元模型将球看做可变性体,与圆盘赋相同的材料进行分析,圆盘变形云图如下:图4 橡胶球接触时圆盘变形云图最大变形为图中红色部分,为41.62100.162z m mm -∆=⨯=。
板式橡胶支座的有限元分析摘要:介绍了如何使用solidworks对板式橡胶支座进行非线性有限元分析。
关键词:板式橡胶支座;非线性有限元分析;Mooney-Rivlin模型板式橡胶支座是目前桥梁支座中应用比较广泛的支座,但是由于橡胶材料是弹性材料,橡胶在硫化后分子结构形成网状立体布置,从而成为一种体积几乎不发生变化,所以相比球型支座和盆式支座而言,采用solidworks的应力分析模块对此产品进行分析验算更困难,经过查阅大量的资料文献及我公司技术部的长期研究,总结出了对于板式橡胶支座的有限元分析方法,现我们任意选取了圆形板式橡胶支座,对其进行有限元分析。
该支座直径为200mm,高度为42mm,内部硫化了6层加劲钢板,每层钢板厚度为2mm,钢板直径为190mm,钢板之间橡胶层厚度为5mm,承载性能为284kN。
将此板式橡胶支座进行三维建模后,进行非线性静态有限元分析。
进入界面后,首先,对该支座进行参数设定。
1施加载荷直接从支座顶部设置向下284kN的力。
2设定约束给定支座底板固定约束。
3设定材料系数橡胶材料系数橡胶类材料的非线性使人们很难用数值技术模拟出的各种模型结构描述其应力-应变-位移关系。
过去的几十年,人们主要用罚有限元、混合元和杂交元等方法对橡胶的非线性进行分析,其中Mooney和Rivlin提出的Mooney-Rivlin模型在工程中有广泛的应用,还有一种使用Yeoh模型进行有限元分析。
Mooney-Rivlin模型几乎可以模拟所有橡胶材料进行力学分析,主要适用于材料的中小变形,要求拉压变形不超过25%的范围内,但该模型不能模拟多轴受力数据,由一些常规实验得到的数据并不能描述其全部的变形行为。
而Yeoh比较适用于模拟炭黑填充NR的大变形位移,并且可以用简单的单轴拉伸试验数据模拟其力学模型,当材料变形较大时,计算结果也会不准确。
本文使用Mooney-Rivlin 模型对其进行力学分析,橡胶材料的单轴加载计算通常取Mooney-Rivlin模型的二项式:(1)初始剪切模量G与材料常数的关系为:(2)式(1)、(2)中材料常数、可由多组实验确定,但测试的结果受到时间、滞后效应及材料不均匀性等因素的影响,在实际工程应用中不是很实用,因此我们引用弹性模量,以下关系为:假设材料为不可压缩的,初始拉伸弹性模量为:(3)假设材料为可压缩的,则初始拉伸弹性模量为:(4)初始拉伸弹性模量即为杨氏模量,由以上公式可得知材料常数与杨氏模量有着密切的关系,这里我们通过以下几种方法对此杨氏模量进行求解。