基于Mooney⁃Rivlin模型的橡胶件刚度与硬度关联性研究

为减少橡胶件硬度与刚度匹配过程中的重复试制、原材料浪费问题,开展橡胶件刚度与硬度关联性分析。以矩形橡胶弹垫为研究对象,基于单轴压缩及拉伸试验,计算确定Mooney⁃Rivlin模型理论参数,以最小二乘法对理论参数进行验证。利用Abaqus进行橡胶刚度仿真计算,结果表明矩形橡胶弹垫刚度随变形增加而产生非线性增加。基于橡胶硬度实验数据,构建硬度与Mooney⁃Rivlin模型参数的指数型二次非线性函数,得到胶料硬度与材料参数数值大小呈正相关的结论。将弹性模量与硬度的关系转换成弹性模量与材料参数C2、C1的关系,并通过仿真分析得到橡胶材料的刚度位移曲线,从而找到橡胶材料参数与刚度之间关系。最终,以Mooney⁃Rivlin模型参数为桥梁,得到橡胶件刚度与硬度之间的关联性结论。

橡胶Mooney-Rivlin模型力学性能常数的确定

用非线性有限元分析法和轴向压缩试验确定橡胶材料Mooney Rivlin模型力学性能常数C1 和C2 。先由橡胶材料硬度计算出C1 与C2 之和 ,再通过非线性有限元分析法模拟不同C2 /C1 下橡胶材料的压缩应力 应变曲线并与实测曲线比较 ,与实测曲线重合性最好的模拟曲线的C2 /C1 即为橡胶材料的实际C2 /C1 ,进而求得C1 和C2 。

橡胶Mooney-Rivlin模型材料系数的一种确定方法

在橡胶小变形范围内,理论估算出橡胶Mooney-Rivlin模型的材料系数,并用于有限元软件中。对具有规则形状的橡胶套弹性件进行有限元分析,得到其各向刚度位移曲线图,最后与常规解结果进行比较,藉以选出相对吻合的材料系数。

橡胶Mooney-Rivlin模型中材料常数的确定

介绍了在用非线性有限元对橡胶制品进行分析时,橡胶类材料常用Mooney Rivlin模型中材料常数确定的几种方法。

橡胶Mooney-Rivlin模型及其系数最小二乘解法

Mooney-Rivlin模型是进行橡胶有限元等分析经常用到的应力应变能密度函数,模型中材料系数的标定,是应用的关键。通过对橡胶本构关系的研究,总结出一个可以直接用最小二乘法拟合的本构关系,结合相关实验数据确定了材料系数。结果证明,采用最小二乘法确定的材料系数有很高的准确性,且可以应用到不同性质的橡胶材料系数的标定。

Mooney-Rivlin模型在硅橡胶应力锥受力分析中的应用

采用Mooney-Rivlin模型作为应力锥硅橡胶的本构模型,计算电缆终端应力锥的变形。MooneyRivlin模型的参数C01和C10通过拟合硅橡胶单轴拉伸试验的数据得到。通过Abaqus软件对应力锥进行数值模拟,得到应力锥的受力变形,同时通过实验对应力锥的变形进行测量,发现数值模拟结果和实验结果相吻合,证实了Mooney-Rivlin模型能在电缆终端应力锥硅橡胶材料数值分析中的准确性。

电场活化聚合物材料力学性能模型的建立

电场活化聚合物在直流电场作用下会产生大幅度的应变,被视为制作微型机械中电致动器的理想材料。由于其属于大变形超弹性材料,故采用Mooney-Rivlin模型和Ogden模型建立其力学性能模型,为后续研究和电场活化聚合物致动器、传感器元件的设计提供理论依据。

基于ANSYS的超弹性模型参数确定

电场活化聚合物(Dielectric Elastomer)属于大变形超弹性材料,基于ANSYS的超弹性模型对试验数据进行了拟合处理,选取出适合描述电场活化聚合物的超弹性模型——5参数Mooney-Rivlin模型、9参数Mooney-Rivlin模型和3次Ogden模型.依据非线性力学理论推导出了电场活化聚合物的工程应力计算公式,并利用单轴拉伸试验数据验证了这些计算公式的正确性.

橡胶模型参数的确定及对有限元计算的影响

对橡胶类材料进行有限元计算,通常采用超弹性材料中的Mooney-Rivlin模型,模型参数的精确性直接影响结果的准确性。本文介绍了Mooney-Rivlin模型的基本内容和模型参数的两种确定方法,进行了O型圈的仿真计算,得到不同参数的应力应变关系,并对比验证了求取的模型参数的准确性。

不可压缩超弹性Rivlin类材料组成球形薄壳动力响应

基于非线性弹性动力学理论,研究了由不可压缩超弹性材料组成的球形薄壳在突加常值荷载作用下的动力响应.材料的本构关系采用了一类多项式形式的Rivlin类模型,并建立相应问题的数学模型;求得了描述球形薄壳径向对称运动的二阶非线性常微分方程.通过对微分方程的定性分析,讨论了材料参数及应变能函数的高阶项对方程平衡点个数的影响.对于给定结构参数和材料参数,证明了存在临界荷载,方程的相图会出现非对称的"∝"型或"∞"型同宿轨道,薄壳结构的周期和振幅出现跳跃以及结构被破坏等现象;定性指出了当应变能函数中两个不变量的阶数超过特定值时,薄壳结构不再出现新的动力响应.

电活性聚合物微型发电机

通过实验分析了电活性聚合物在静电场中将机械能转换为电能的内部机理,研究了电活性聚合物发电原理,定量分析了电活性聚合物产生的电能。运用非线性连续介质力学理论,分析了Yeoh模型、Mooney-Rivlin模型和Ogden模型的不同应变能函数,建立了电活性聚合物变形特性的数学模型。讨论了电活性聚合物在不同状态下的力学特性,构建了能量收集方程及运动学方程。最后,基于电活性聚合物发电原理,采用丹佛斯生产的电活性聚合物材料建立了风力发电机实验装置平台。实验结果表明:电活性聚合物在10%应变状态下,充电电压为1200V时,一次循环收集的电能为13.7mJ。这些实验为电活性聚合物致动器、传感器和微型发电机的研究奠定了理论基础。

聚氨酯系中空纤维膜压力响应行为研究

研究了熔融纺丝法聚氨酯(PU)系中空纤维膜的压力响应性。结合σ-λ曲线,采用二参数Mooney-Rivlin模型对后拉伸8倍中空纤维膜的压力响应性进行了有限元模拟。结果表明,所得模型在透膜压力低于0.1MPa时与实测数据吻合较好,而高于0.1MPa时与实测数据出现较大差异。分析结果表明,当透膜压力高于0.1MPa时,中空纤维膜在压力响应过程中在微孔孔径发生改变的同时孔数量也发生了变化。

有限元在载重子午线轮胎弹性模量优选中的应用

利用MSC .Patran建立轮胎三维有限元预测模型 ,模拟滚动轮胎与地面的接触。轮胎的动态分析采用Mooney Rivlin结构模型和显式有限元分析 ,考虑了轮胎与地面以及轮辋与轮胎间的静摩擦和动态摩擦 ,给出了几组不同模量的分析结果 ,针对胎圈处应力进行优选 。

基于ANSYS的Y形圈初始建模

针对密封元件的材料、几何、状态的高度非线性使得密封圈变形较大且有限元分析计算过程不易收敛的问题,对影响Y形圈模型计算收敛性的关键因素进行分析,并对刚-柔接触模型的重要参数进行解析和选择,最终提出了理论上较为合理的Y形圈初始有限元模型的建模方法,即活塞杆轴向移动挤压Y形圈得到Y形圈的有限元初始模型.

陶瓷型动力电池盖板组件的接触有限元分析

在对动力电池盖板组件模型的简化基础上,考虑材料、几何、接触等非线性因素,利用Hyepermesh软件建立有限元模型,并借助Abaqus软件进行求解计算及后处理分析,结果表明极柱的锁紧力矩上限值15Nm满足设计要求。

车辆弹性旁承垂向刚度分析方法研究

目前,提速货车上普遍安装的弹性旁承对货车空车的运行性能影响较大,特别是影响到空车蛇形运动的临界速度,而旁承垂向刚度是影响蛇形运动临界速度的主要因素之一.主要研究了弹性旁承在小变形和大变形两种情况下垂向刚度的计算方法.在小变形情况下,采用解析方法计算弹性旁承的垂向刚度;在大变形情况下,利用有限元软件分析其垂向刚度.通过对转8A型弹性旁承垂向刚度的实例分析,验证了文中刚度分析方法可行.

旋转轴唇形密封圈的有限元分析与仿真

利用橡胶类材料单轴拉伸所得到的应力应变曲线,通过数据拟合确定了Mooney-Rivilin模型的材料参数。建立了旋转轴唇形密封圈的有限元计算模型,模拟了弹簧圈预紧、过盈配合以及在不同的介质压力对旋转轴唇形密封圈密封性能的影响,得到了橡胶密封圈的范.米塞斯应力的分布规律以及唇口处接触应力的分布曲线。研究结果表明:随着介质压力的增加,唇口处范.米塞斯应力随之增加。唇口处接触应力的分布近似为二次抛物线,接触应力的最大值出现唇口尖端处。随着介质压力的增加,唇口处接触应力的应力峰值和接触宽度明显增加,且峰值均大于介质压力,满足旋转轴唇形密封圈的密封条件。

基于Rivlin模型的水封预压压力非线性计算方法

考虑水封预压压力对闸门启闭力计算的重要影响,本文基于有限元计算的基本理论,将两参数、三参数、五参数、九参数Rivlin模型拟合高水头水封橡胶材质实验数据所得的超弹性参数分别应用于方头P60水封预压压力的非线性有限元计算中,并与其预压压力模型实验进行对比研究。结果表明:五参数Rivlin模型具有较好的工程适用性,将其应用于水封预压压力非线性有限元计算能有效提高启闭力计算的准确性,为闸门启闭设备的选型提供可靠、安全、经济的数据。

炭黑填充橡胶材料改进Mooney模型

论文讨论了炭黑填充橡胶材料的唯象本构模型.考虑到Mooney模型无法表征橡胶类材料大变形阶段的力学特性,首先利用丁苯橡胶单向拉伸实验数据和Treloar实验数据,对Mooney模型进行了分析,讨论了炭黑体积分数与Mooney模型准确表征橡胶材料应变区间大小的关系,以及Mooney模型对橡胶材料纯剪切和等比双向拉伸等复杂变形的预测能力,同时也分析了两个材料参数对Mooney模型的影响.最后在Mooney模型的基础上添加了一个以主伸长比为变量的修正项,且改进后的Mooney模型满足Treloar和Ogden的六项基本假设.通过与实验数据对比分析,改进Mooney模型可以较好地描述橡胶材料大变形阶段的应力应变关系,同时也提高了对橡胶材料纯剪切和等比双向拉伸等复杂变形的预测能力.

EPDM/PA硫化共混物力学行为的模拟

采用Rivlin模型对EPDM/聚酰胺(PA)硫化共混物的单轴拉伸力学行为进行模拟。结果表明,2个参数的Rivlin模型可以较好地描述PA用量不超过30份时EPDM/PA静态硫化共混物的应力-应变行为;3和5个参数的Rivlin模型在PA试验用量范围内对静态硫化共混物的拟合效果很好。3个参数的Rivlin模型可以很好地描述EP-DM/PA动态硫化共混物的应力-应变行为,但PA用量过大时,EPDM/PA动态硫化共混物显示出明显的塑料特征,拟合曲线与试验数据有所偏离。