针对超弹性材料压入问题,本文基于能量密度中值等效原理,提出了描述球、平面、锥3类压头独立压入下载荷、深度、压头几何尺寸和Mooney-Rivlin本构关系参数之间关系的半解析超弹性压入模型(semi-theoretical hyperelastic-material inden...针对超弹性材料压入问题,本文基于能量密度中值等效原理,提出了描述球、平面、锥3类压头独立压入下载荷、深度、压头几何尺寸和Mooney-Rivlin本构关系参数之间关系的半解析超弹性压入模型(semi-theoretical hyperelastic-material indentation model,SHIM),进而提出了球、平面、锥压入组合的双压试验方法(indentation method due to dual indenters,IMDI).正向验证表明,基于系列超弹性材料的本构关系参数,由SHIM分别预测的球、平面、锥3类压入下的载荷-位移曲线与有限元分析(finite element analysis,FEA)结果之间密切吻合;反向验证表明,基于系列超弹性材料的FEA条件本构关系下3类压入的载荷-位移曲线,由双压试验方法预测的Mooney-Rivlin本构关系与FEA条件本构关系密切吻合.针对3种超弹性橡胶,完成了球、平面、锥压入试验,应用双压试验方法获得的3组Mooney-Rivlin本构关系均与单轴拉伸试验结果吻合良好.展开更多
目的提供软组织超弹性材料参数并探讨优化方法,为有限元分析(finite element analysis,FEA)冲击研究中软组织显式求解的准确模拟提供参考。方法测定6具足底软组织标本抗压性能,以实验数据计算FEA材料参数,利用泊松比对材料参数进行优化...目的提供软组织超弹性材料参数并探讨优化方法,为有限元分析(finite element analysis,FEA)冲击研究中软组织显式求解的准确模拟提供参考。方法测定6具足底软组织标本抗压性能,以实验数据计算FEA材料参数,利用泊松比对材料参数进行优化。设置与体外实验相同工况的FEA模型进行模拟。利用实验及文献报道数据对模拟结果进行验证。结果软组织体外实验中力-位移曲线呈指数增长。FEA模拟与实验结果相比,压缩率≤45%时,结果相一致;在压缩率>45%时,材料泊松比愈接近0.5,FEA模拟的准确性越高。泊松比为0.497时,FEA模拟与体外实验结果有较强线性相关关系(R2=0.9923)。结论本研究中材料参数模拟效果良好。在较低压缩率下,计算结果与体外实验的结果相一致;在较高压缩率下,提高材料泊松比可增加FEA模拟准确性。展开更多
文摘针对超弹性材料压入问题,本文基于能量密度中值等效原理,提出了描述球、平面、锥3类压头独立压入下载荷、深度、压头几何尺寸和Mooney-Rivlin本构关系参数之间关系的半解析超弹性压入模型(semi-theoretical hyperelastic-material indentation model,SHIM),进而提出了球、平面、锥压入组合的双压试验方法(indentation method due to dual indenters,IMDI).正向验证表明,基于系列超弹性材料的本构关系参数,由SHIM分别预测的球、平面、锥3类压入下的载荷-位移曲线与有限元分析(finite element analysis,FEA)结果之间密切吻合;反向验证表明,基于系列超弹性材料的FEA条件本构关系下3类压入的载荷-位移曲线,由双压试验方法预测的Mooney-Rivlin本构关系与FEA条件本构关系密切吻合.针对3种超弹性橡胶,完成了球、平面、锥压入试验,应用双压试验方法获得的3组Mooney-Rivlin本构关系均与单轴拉伸试验结果吻合良好.
文摘目的提供软组织超弹性材料参数并探讨优化方法,为有限元分析(finite element analysis,FEA)冲击研究中软组织显式求解的准确模拟提供参考。方法测定6具足底软组织标本抗压性能,以实验数据计算FEA材料参数,利用泊松比对材料参数进行优化。设置与体外实验相同工况的FEA模型进行模拟。利用实验及文献报道数据对模拟结果进行验证。结果软组织体外实验中力-位移曲线呈指数增长。FEA模拟与实验结果相比,压缩率≤45%时,结果相一致;在压缩率>45%时,材料泊松比愈接近0.5,FEA模拟的准确性越高。泊松比为0.497时,FEA模拟与体外实验结果有较强线性相关关系(R2=0.9923)。结论本研究中材料参数模拟效果良好。在较低压缩率下,计算结果与体外实验的结果相一致;在较高压缩率下,提高材料泊松比可增加FEA模拟准确性。
