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基于Abaqus的橡膠有限元分析

發布于:2023-04-05 21:27
有限元分析

      有限元分析將獲得的橡膠標準件的相關數據導入Abaqus軟件擬合了Mooney-Rivlin本構模型特性參數,得C10=0.92640522,C01=-0.25783106
      按照國標利用Catia軟件建立啞鈴狀橡膠標準件的三維模型,導入Hypermesh軟件中劃分網格如圖8。
      該模型單元數為1520,節點數3456,采用C3DH8實體雜交單元。將劃分好的實體導入Abaqus軟件中進行有限元分析計算得到應力應變關系如圖9。
      從圖中可知最大應力為3.490MPa,出現在標距的邊緣,最大位移40mm出現在加載的一端,這與實驗相符。。龋裕模担梗埃担蜆藴释綆z層的一部分建模,導入Hypermesh軟件中劃分網格如圖。
      該膠層試件主要獲取中間去強力線層部分應力應變,拉伸力與位移關系數據,所以需將中間部分網格細化。該模型單元數為4370,節點數為12438。將劃分好網格的實體導入Abaqus軟件中進行有限元分析計算得到應力應變關系如圖。
      從模擬結果可以看出同步帶被拉長時,最大應力2.315MPa出現在去線層邊緣,最大位移也出現在加載端,這與實驗也完全相符。
      將橡膠標準件與同步帶膠層試件拉伸實驗與有限元模擬數據對比分析如圖12和圖13。
      從圖12可以看出位移在20mm以內,實驗數據與模擬數據較接近;位移在20mm以外,隨著位移的增大,實驗數據與模擬數據的偏差逐漸增大。所以對于這種氯丁橡膠材料,應變在80%范圍內利用Mooney-Rivlin本構模型來模擬與實際結果相吻合,從而驗證了Mooney-Rivlin本構模型適合小應變范圍內的有限元模擬分析。
      從圖13可以看出位移在16mm以內實驗數據與模擬數據非常接近,位移在16mm~30mm范圍內實驗與模擬數據相差逐漸增大,這同樣證實了Mooney-Rivlin本構模型適合應變在80%以內的有限元模擬。
      從整體實驗與模擬對比結果看,利用Mooney-Rivlin本構模型進行有限元模擬的結果是可信的。
      本文通過單軸拉伸試驗利用Abaqus擬合了Mooney-Rivlin本構模型模中C10、C01參數,并驗證了應變在80%以內,用Mooney-Rivlin本構模型進行有限元分析結果比較真實可信。
      應用Catia軟件建模,Hypermesh和Abaqus進行有限元仿真模擬,得到了同步帶膠層部分的應力應變、拉伸力與位移關系,對研究同步帶提供了一種方法,為以后研究同步帶的疲勞強度、膠層與強力層的結合強度鑒定了基礎。
      本文將試驗與模擬相結合,通過對比,得到的模擬數據與實驗數據相吻合,使模擬結果更有說服力,為以后橡膠元件模擬提供了一種思路,降低了產品的研究成本。


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