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基于Abaqus的橡膠有限元分析

發(fā)布于:2023-04-05 21:27
有限元分析

      有限元分析將獲得的橡膠標(biāo)準(zhǔn)件的相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Abaqus軟件擬合了Mooney-Rivlin本構(gòu)模型特性參數(shù),得C10=0.92640522,C01=-0.25783106
      按照國(guó)標(biāo)利用Catia軟件建立啞鈴狀橡膠標(biāo)準(zhǔn)件的三維模型,導(dǎo)入Hypermesh軟件中劃分網(wǎng)格如圖8。
      該模型單元數(shù)為1520,節(jié)點(diǎn)數(shù)3456,采用C3DH8實(shí)體雜交單元。將劃分好的實(shí)體導(dǎo)入Abaqus軟件中進(jìn)行有限元分析計(jì)算得到應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖9。
      從圖中可知最大應(yīng)力為3.490MPa,出現(xiàn)在標(biāo)距的邊緣,最大位移40mm出現(xiàn)在加載的一端,這與實(shí)驗(yàn)相符。取HTD590-5M標(biāo)準(zhǔn)同步帶膠層的一部分建模,導(dǎo)入Hypermesh軟件中劃分網(wǎng)格如圖。
      該膠層試件主要獲取中間去強(qiáng)力線層部分應(yīng)力應(yīng)變,拉伸力與位移關(guān)系數(shù)據(jù),所以需將中間部分網(wǎng)格細(xì)化。該模型單元數(shù)為4370,節(jié)點(diǎn)數(shù)為12438。將劃分好網(wǎng)格的實(shí)體導(dǎo)入Abaqus軟件中進(jìn)行有限元分析計(jì)算得到應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖。
      從模擬結(jié)果可以看出同步帶被拉長(zhǎng)時(shí),最大應(yīng)力2.315MPa出現(xiàn)在去線層邊緣,最大位移也出現(xiàn)在加載端,這與實(shí)驗(yàn)也完全相符。
      將橡膠標(biāo)準(zhǔn)件與同步帶膠層試件拉伸實(shí)驗(yàn)與有限元模擬數(shù)據(jù)對(duì)比分析如圖12和圖13。
      從圖12可以看出位移在20mm以內(nèi),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)較接近;位移在20mm以外,隨著位移的增大,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)的偏差逐漸增大。所以對(duì)于這種氯丁橡膠材料,應(yīng)變?cè)冢福埃シ秶鷥?nèi)利用Mooney-Rivlin本構(gòu)模型來模擬與實(shí)際結(jié)果相吻合,從而驗(yàn)證了Mooney-Rivlin本構(gòu)模型適合小應(yīng)變范圍內(nèi)的有限元模擬分析。
      從圖13可以看出位移在16mm以內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)非常接近,位移在16mm~30mm范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)與模擬數(shù)據(jù)相差逐漸增大,這同樣證實(shí)了Mooney-Rivlin本構(gòu)模型適合應(yīng)變?cè)冢福埃ヒ詢?nèi)的有限元模擬。
      從整體實(shí)驗(yàn)與模擬對(duì)比結(jié)果看,利用Mooney-Rivlin本構(gòu)模型進(jìn)行有限元模擬的結(jié)果是可信的。
      本文通過單軸拉伸試驗(yàn)利用Abaqus擬合了Mooney-Rivlin本構(gòu)模型模中C10、C01參數(shù),并驗(yàn)證了應(yīng)變?cè)冢福埃ヒ詢?nèi),用Mooney-Rivlin本構(gòu)模型進(jìn)行有限元分析結(jié)果比較真實(shí)可信。
      應(yīng)用Catia軟件建模,Hypermesh和Abaqus進(jìn)行有限元仿真模擬,得到了同步帶膠層部分的應(yīng)力應(yīng)變、拉伸力與位移關(guān)系,對(duì)研究同步帶提供了一種方法,為以后研究同步帶的疲勞強(qiáng)度、膠層與強(qiáng)力層的結(jié)合強(qiáng)度鑒定了基礎(chǔ)。
      本文將試驗(yàn)與模擬相結(jié)合,通過對(duì)比,得到的模擬數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合,使模擬結(jié)果更有說服力,為以后橡膠元件模擬提供了一種思路,降低了產(chǎn)品的研究成本。


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