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基于超弹性模型的牙周膜生物力学响应 被引量:10
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作者 黄辉祥 汤文成 +1 位作者 吴斌 严斌 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期340-344,共5页
牙周膜应力-应变关系表现为指数形式,为了更准确地研究牙周膜的生物力学响应,提出采用指数形式的超弹性应变能函数进行研究.基于连续介质力学理论推导出超弹性模型本构关系,使用人体牙周膜单轴拉伸实验数据并利用最小二乘法对超弹性模... 牙周膜应力-应变关系表现为指数形式,为了更准确地研究牙周膜的生物力学响应,提出采用指数形式的超弹性应变能函数进行研究.基于连续介质力学理论推导出超弹性模型本构关系,使用人体牙周膜单轴拉伸实验数据并利用最小二乘法对超弹性模型进行参数拟合,同时进行拟合误差分析.结果显示较少参数的Mooney-Rivlin指数模型能更好地拟合实验数据.利用ABAQUS材料子程序UHYPER编制模型的接口程序,通过对拉伸实验情况的模拟计算,验证了开发的模型子程序的有效性.最后,比较分析了正畸力下的超弹性与线弹性牙周膜的生物力学响应.结果表明:应力和应变主要集中在牙周膜牙颈和根尖处,且超弹性牙周膜中部存在局部应力集中;Mooney-Rivlin指数模型能提高牙周膜瞬时弹性响应的预测精度. 展开更多
关键词 口腔正畸 超弹性模型 数值模拟 牙周膜 生物力学
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基于超弹性模型的牙周膜力学行为数值模拟 被引量:5
2
作者 黄辉祥 汤文成 +1 位作者 吴斌 严斌 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1263-1267,1273,共6页
为了准确预测牙周膜的力学行为,采用指数超弹性模型对牙周膜剪切实验及临床口腔正畸进行模拟分析,基于连续介质力学理论推导了模型的本构方程和弹性张量,开发了模型的ABAQUS UMAT子程序,并通过指数超弹性模型的本构方程与4组剪切实验数... 为了准确预测牙周膜的力学行为,采用指数超弹性模型对牙周膜剪切实验及临床口腔正畸进行模拟分析,基于连续介质力学理论推导了模型的本构方程和弹性张量,开发了模型的ABAQUS UMAT子程序,并通过指数超弹性模型的本构方程与4组剪切实验数据的拟合获得模型参数.拟合结果表明,指数超弹性模型能够准确描述牙周膜的非线性力学行为.同时,通过有限元分析所获计算结果分别与4组牙周膜剪切实验结果的对比,验证了所开发的牙周膜指数超弹性模型UMAT子程序的正确性.经临床口腔正畸模拟结果显示,在正畸载荷作用下,牙周膜的应力主要集中在牙颈和根尖处. 展开更多
关键词 牙周膜 生物力学 超弹性模型 有限元法 数值模拟
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面向等几何分析的超弹性材料模型形状优化
3
作者 凌然 王宁 +3 位作者 徐岗 谢津 许金兰 张啸雨 《计算机辅助设计与图形学学报》 北大核心 2025年第5期753-762,共10页
等几何分析作为一种收敛速度快、数值解高阶连续性好的数值方法,广受工程设计领域的关注.基于其优良的性质,提出一种针对超弹性材料模型的等几何形状优化方法,具体研究了面向等几何分析框架的超弹性材料计算以及相适应的形状优化方法.首... 等几何分析作为一种收敛速度快、数值解高阶连续性好的数值方法,广受工程设计领域的关注.基于其优良的性质,提出一种针对超弹性材料模型的等几何形状优化方法,具体研究了面向等几何分析框架的超弹性材料计算以及相适应的形状优化方法.首先,在等几何框架下推导了离散矩阵装配流程与非线性系统的求解流程;其次定义了超弹性材料下以柔度最小化和位移最小化为2个目标的数学模型,继而通过对偶方法详细推导了解析的灵敏度,有效提高优化精度;最终结合等几何分析与移动渐近线算法构建了高效的优化框架.对悬臂梁、带孔平板和开口扳手三组基准算例的形状优化实验表明,所提方法的有效性和可靠性有一定保证,实验中,在几何约束下可在指定点处最多降低90%位移和7%的柔度,且与预期形状相符. 展开更多
关键词 等几何分析 St.Venant-Kirchhoff超弹性模型 形状优化 解析灵敏度
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固体发动机绝热层横观各向同性超弹性本构模型
4
作者 陈胜豪 王春光 李群 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期685-693,共9页
固体火箭发动机绝热层因内部存在短纤维,其力学行为难以准确表征,为了建立考虑短纤维影响的本构模型,针对芳纶短纤维增强三元乙丙橡胶材料开展了平行于压延方向(0°)与垂直于压延方向(90°)的拉伸试验,验证了绝热层材料内部短... 固体火箭发动机绝热层因内部存在短纤维,其力学行为难以准确表征,为了建立考虑短纤维影响的本构模型,针对芳纶短纤维增强三元乙丙橡胶材料开展了平行于压延方向(0°)与垂直于压延方向(90°)的拉伸试验,验证了绝热层材料内部短纤维近似定向分布的假设;同时基于断面SEM图像分析了绝热层材料的纤维抽离、纤维断裂、基体损伤等失效行为。基于试验观测,在应变能密度函数中引入纤维项,建立了适用于绝热层材料的横观各向同性超弹性本构模型,并通过0°、45°和90°单轴拉伸试验验证了该模型的准确性,不同角度预测误差均在10%以内。最后,利用该模型给出了在不同方向上绝热层简单变形的应力响应表达式。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 绝热层 横观各向同性 超弹性模型 短纤维增强橡胶材料
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石英纤维/硅橡胶柔性复合材料超弹性本构模型构建及实验验证 被引量:2
5
作者 宁蕙 黄建栋 +2 位作者 谭志勇 张宏宇 龚世秋 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期111-121,共11页
柔性纺织复合材料因具有柔韧性和可折展特性在变构型飞行器的应用中获得越来越多的关注,然而其力学性能仍有很大的不确定性。对石英纤维/硅橡胶柔性纺织复合材料进行5种偏轴角度的单轴拉伸实验,研究其单轴拉伸力学行为。针对石英纤维脆... 柔性纺织复合材料因具有柔韧性和可折展特性在变构型飞行器的应用中获得越来越多的关注,然而其力学性能仍有很大的不确定性。对石英纤维/硅橡胶柔性纺织复合材料进行5种偏轴角度的单轴拉伸实验,研究其单轴拉伸力学行为。针对石英纤维脆性强和硅橡胶涂层柔韧性强的特点,建立一种石英纤维/硅橡胶柔性复合材料的超弹性本构模型,将应变能密度函数解耦为经向、纬向的拉伸应变能密度函数以及将硅橡胶拉伸与纤维剪切耦合的应变能密度函数,基于单轴拉伸实验数据确定模型参数,与偏轴拉伸实验结果对比表明超弹性本构模型对面内拉伸行为预测误差小于3.88%。针对变构型飞行器中膜材柔性、可大变形的特点采用一种圆形膜材气压加载实验验证方法,可向柔性复合材料的膜面均匀施加载荷,并通过有限元软件Abaqus的用户子程序UANISOHYPER_INV实现所采用的超弹性本构模型,仿真数据与实验数据误差小于2.9%,表明所建立的超弹性本构模型对石英纤维/硅橡胶柔性复合材料的力学表征和数值仿真均具有良好的适用性。 展开更多
关键词 石英纤维 硅橡胶 柔性纺织复合材料 单轴拉伸 弹性本构模型 气压加载实验 各向异性
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考虑缠结效应的超弹性本构模型 被引量:12
6
作者 肖锐 向玉海 +1 位作者 钟旦明 曲绍兴 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1028-1037,共10页
经典熵弹性模型,如Neo-Hookean模型和Arruda-Boyce八链模型,被广泛应用于预测橡胶等软材料的超弹性力学行为.然而,大量实验结果也显示仅采用一套模型参数,这类模型不能同时准确地描述橡胶在多种加载模式下的应力响应.为了克服上述模型... 经典熵弹性模型,如Neo-Hookean模型和Arruda-Boyce八链模型,被广泛应用于预测橡胶等软材料的超弹性力学行为.然而,大量实验结果也显示仅采用一套模型参数,这类模型不能同时准确地描述橡胶在多种加载模式下的应力响应.为了克服上述模型的不足,本文在熵弹性的模型基础上引入缠结约束效应.微观上,采用Langevin统计模型来表征熵弹性变形自由能,通过管模型(tube model)引入缠结约束自由能,并基于仿射假设,建立微观变形与宏观变形之间的映射关系.在宏观上,所建立的超弹性模型的Helmholtz自由能同时包含熵弹性和缠结约束两部分,其中熵弹性自由能与经典的Arruda-Boyce八链模型一致,依赖于柯西−格林应变张量的第一不变量,而缠结约束自由能依赖于柯西−格林应变张量的第二不变量.与文献中的实验结果对比发现,该三参数模型能准确地预测实验中所测得的橡胶材料在单轴拉伸、纯剪切和等双轴拉伸变形条件下的应力响应,也能较好地描述不同预拉伸比条件下双轴拉伸实验结果.最后,本文比较了所建立的基于应变不变量的缠结约束模型与文献中相关的缠结约束模型在多种加载模式下自由能的异同.总的来说,本文所建立的本构理论能准确模拟橡胶等软材料的大变形力学行为,对其工程应用有促进作用. 展开更多
关键词 超弹性模型 缠结效应 橡胶 软材料 模型
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各向同性超弹性本构模型数值计算及验证 被引量:6
7
作者 周建雄 魏志刚 +2 位作者 毛欢 韦雅宁 刘迎松 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期523-530,共8页
现有多种形式的橡胶本构模型试图预测橡胶力学性质,其中部分模型已写入有限元软件中用于仿真计算,还存在较多拟合性较好的模型无法在有限元材料库中直接获得。本文详述了由不变量和主伸长率描写的各向同性超弹性本构模型的数值实现方法... 现有多种形式的橡胶本构模型试图预测橡胶力学性质,其中部分模型已写入有限元软件中用于仿真计算,还存在较多拟合性较好的模型无法在有限元材料库中直接获得。本文详述了由不变量和主伸长率描写的各向同性超弹性本构模型的数值实现方法,并结合最新的本构模型开发了UHYPER和UMAT子程序。将UHYPER用于有限元实现对多孔橡胶板的拉伸仿真,对比仿真和试验结果,验证子程序的正确性以及评估本构模型预测复杂应变场的准确性;将UMAT用于单轴、等双轴和剪切拉伸的有限元仿真,对比仿真和本构模型理论结果,验证子程序的可靠性。结果表明,有限元仿真结果与理论结果拟合较好,子程序能够契合本构模型的力学描述,所述方法可以用于超弹性材料的数值计算。 展开更多
关键词 超弹性模型 数值方法 有限元法 FORTRAN
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一种基于改进超弹性Zener模型的高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型 被引量:17
8
作者 袁涌 魏威 +3 位作者 谭平 五十嵐晃 朱宏平 家村浩和 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期72-79,共8页
目前高阻尼橡胶隔震支座已在土木工程中得到广泛应用,但由于高阻尼橡胶隔震支座的材料组成成分比较复杂,特别是大量阻尼材料的采用导致支座的应力应变关系与其加载速度相关,而目前的支座本构模型很难精确地模拟这种力学特性。因此该文... 目前高阻尼橡胶隔震支座已在土木工程中得到广泛应用,但由于高阻尼橡胶隔震支座的材料组成成分比较复杂,特别是大量阻尼材料的采用导致支座的应力应变关系与其加载速度相关,而目前的支座本构模型很难精确地模拟这种力学特性。因此该文从高阻尼支座的橡胶材料特性出发,提出了一个基于改进超弹性Zener模型的高阻尼支座本构模型,该模型由两个超弹性弹簧和一个非线性阻尼器单元组成,能够精确表达高阻尼支座的速度相关性。在模型中,对超弹性弹簧建立新的应变能函数,并通过附加刚度系数α来模拟高阻尼橡胶材料的初始刚度。通过高阻尼橡胶材料的多步松弛试验和在不同速度下的循环剪切试验来识别模型中的参数。通过支座试验验证了提出的模型,运用基于速度控制的实时子结构试验系统分析了某隔震桥梁在地震作用下的动力反应,并基于试验结果对该文提出的本构模型在隔震结构非线性分析中的准确性进行了验证。 展开更多
关键词 高阻尼橡胶隔震支座 速度相关性 改进弹性Zener模型 实时子结构试验 速度控制
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超弹性本构模型对橡胶隔振器静态特性预测影响的研究 被引量:30
9
作者 王文涛 上官文斌 段小成 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期544-550,539,共8页
通过对某橡胶材料标准试件的单轴拉伸、平面拉伸和等双轴拉伸的应力-应变数据的测试,并利用最小二乘原理识别了5种常见橡胶超弹性本构模型的参数,对比了不同模型间的拟合精度。以某款车型的橡胶隔振器为实例,计算不同本构模型在3种典型... 通过对某橡胶材料标准试件的单轴拉伸、平面拉伸和等双轴拉伸的应力-应变数据的测试,并利用最小二乘原理识别了5种常见橡胶超弹性本构模型的参数,对比了不同模型间的拟合精度。以某款车型的橡胶隔振器为实例,计算不同本构模型在3种典型工程应变下的力-位移曲线,并与实测数据进行对比。结果表明,Mooney-Rivlin模型在处理较小应变数据时具有较好的计算精度和计算稳定性,Van der Waals模型和3阶Ogden模型在处理较大应变数据时具有较好的计算精度。 展开更多
关键词 橡胶 弹性本构模型 力-位移特性 计算精度与稳定性 模型参数识别
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HTPB/IPDI弹性体的粘-超弹性本构模型研究 被引量:3
10
作者 胡少青 鞠玉涛 +1 位作者 韦震 周长省 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期387-390,395,共5页
研究了HTPB/IPDI弹性体材料单轴等速拉伸及拉伸松弛的力学特性,材料的应变率相关性及松弛特性明显,表现出了较为显著的粘弹性特征;材料在拉伸载荷下有较大的变形量。因此,将Yang L M等提出的适用于橡胶动态特性的粘-超弹本构模型改进应... 研究了HTPB/IPDI弹性体材料单轴等速拉伸及拉伸松弛的力学特性,材料的应变率相关性及松弛特性明显,表现出了较为显著的粘弹性特征;材料在拉伸载荷下有较大的变形量。因此,将Yang L M等提出的适用于橡胶动态特性的粘-超弹本构模型改进应用于HTPB/IPDI弹性体的静态及准静态力学中。模型由超弹模型及粘弹模型并联组成。用实验结果对模型中的参数进行拟合,并用拟合结果预测其他应变率下的实验结果,拟合及预测结果与实验吻合较好。 展开更多
关键词 HTPB IPDI弹性 粘-弹性本构模型 松弛特性
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盾构隧道管片超弹性密封垫临界错位研究
11
作者 郭璇 原森阳 +2 位作者 李志通 戴乐辉 彭瑾 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期170-179,共10页
盾构隧道的管片错台是引发接缝渗水的关键因素,管片密封垫临界错位量的确定一直是本领域的研究难题。为研究管片接缝处密封垫在水压下的防水机制,建立接触耦合超弹性有限元模型,模拟水压侵入接缝处密封垫的动态变形过程,分析不同错台量... 盾构隧道的管片错台是引发接缝渗水的关键因素,管片密封垫临界错位量的确定一直是本领域的研究难题。为研究管片接缝处密封垫在水压下的防水机制,建立接触耦合超弹性有限元模型,模拟水压侵入接缝处密封垫的动态变形过程,分析不同错台量密封垫的超弹性接触应力分布、占比及其对应的防水性能。对比有限元结果与试验数据表明,二者发展趋势呈正相关,有效接触应力占比越低,渗漏风险越大。有限元计算结果整体略低于试验结果,偏安全。有限元结果适用于评估管片密封垫临界错位量及防水性能。随错台量增加,密封垫与密封槽及密封垫间的有效接触应力占比先减小后增大。管片直径13 m的分析案例产生9 mm错台量和8 mm张开量时,其有效接触应力占比最低,防水性能最差,是多接触错位量的计算临界点。本研究为盾构隧道管片设计与施工提供密封垫临界错位量的科学计算依据参考,有助于优化接缝密封性能管理,减少渗水事故。 展开更多
关键词 盾构隧道 接缝防水 弹性本构模型 有效接触应力比 临界错位量
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遗传算法在橡胶超弹性材料参数反求中的应用
12
作者 周兵 袁昆明 +1 位作者 刘阳毅 沈川 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期553-558,共6页
将优化算法与有限元仿真分析相结合可以对橡胶的材料参数进行反求,该方法基于一款叠层橡胶弹簧的试验数据,并选用Mooney-Rivlin超弹性本构模型。在参数反求的过程中,为解决传统遗传算法出现的早熟、稳定性差以及收敛速度慢的问题,将编... 将优化算法与有限元仿真分析相结合可以对橡胶的材料参数进行反求,该方法基于一款叠层橡胶弹簧的试验数据,并选用Mooney-Rivlin超弹性本构模型。在参数反求的过程中,为解决传统遗传算法出现的早熟、稳定性差以及收敛速度慢的问题,将编码方式改为实数编码,并在算法中引入精英保留策略和自适应的交叉与变异概率。将根据改进遗传算法反求得到的刚度特性曲线与试验结果进行对比,发现二者具有很好的一致性,表明通过反求得到的材料参数能准确地对橡胶材料的力学性能进行描述。 展开更多
关键词 叠层橡胶弹簧 弹性本构模型 参数反求 遗传算法
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基于绝对节点坐标法下不同模型的柔性板力学特性分析
13
作者 伍松 曲汉龙 +4 位作者 赵鑫 伍炜 罗淇译 符黄彬 牛彩云 《机床与液压》 北大核心 2025年第8期182-191,共10页
为了研究柔性板结构在不同模型下的动力学特性差异,基于绝对节点坐标法建立大变形柔性板的动力学模型。该方法通过变形梯度和格林-拉格朗日应变描述结构的运动以及变形,采用斜率矢量替代传统有限元法中的转角坐标,可有效求解大位移、大... 为了研究柔性板结构在不同模型下的动力学特性差异,基于绝对节点坐标法建立大变形柔性板的动力学模型。该方法通过变形梯度和格林-拉格朗日应变描述结构的运动以及变形,采用斜率矢量替代传统有限元法中的转角坐标,可有效求解大位移、大转动及大变形问题。基于绝对节点坐标法理论框架,对比分析线弹性和超弹性本构模型(薄板和全参数板单元、基于Mooney-Rivlin和Neo-Hookean本构模型的超弹性板)的力学特性。通过连续介质力学推导了单元广义弹性力矩阵与切线刚度矩阵,进而构建系统动力学方程。最后通过MATLAB软件分析线弹性模型和超弹性模型,得到了不同激励条件及材料模量对柔性板动力学行为的影响规律。仿真结果表明:当线弹性板受到外部激励时,三轴位移曲线较为吻合,超弹性板位移曲线存在一定差异,材料模量的增大使得两种板的变形减小,结构更加稳定,线弹性板及超弹性板模型对于大变形动力学问题都具有一定的适用性。 展开更多
关键词 绝对节点坐标法 动力学模型 大变形 弹性本构模型
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XM23胶的单轴拉伸试验及超弹性本构模型构建 被引量:1
14
作者 罗鹏 孙亮 +2 位作者 程伟华 陈怀军 罗海燕 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期38-42,共5页
XM23胶广泛应用于航天光学遥感器,用于粘接光学透镜与金属结构件,可以起到减振作用。目前对XM23胶的力学性能的研究都是基于线弹性理论,但XM23胶是一种高聚合物,表现出非线性特征,无法使用线弹性材料的杨氏模量和泊松比进行准确地表征... XM23胶广泛应用于航天光学遥感器,用于粘接光学透镜与金属结构件,可以起到减振作用。目前对XM23胶的力学性能的研究都是基于线弹性理论,但XM23胶是一种高聚合物,表现出非线性特征,无法使用线弹性材料的杨氏模量和泊松比进行准确地表征。本文首先通过XM23胶的单轴拉伸试验测试出该胶的应力应变数据,基于超弹性理论,尝试运用3种超弹性本构模型进行数据拟合。分析发现,Mooney-Rivlin 3参数本构模型最适于表征XM23胶的力学性能,其本构模型材料参数C10为-0.2059 MPa、C01为0.6888 MPa、C11为0.0557 MPa。利用此本构模型使用有限元软件模拟了该胶的单轴拉伸试验,仿真得到应力应变数据在误差范围内与试验数据一致。XM23胶的超弹性本构模型构建为XM23胶的胶接结构有限元建模提供了理论和数据支撑。 展开更多
关键词 XM23胶 单轴拉伸 弹性本构模型 有限元仿真
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基于温度的隔膜超弹性本构模型 被引量:1
15
作者 王立冬 魏冉 +2 位作者 徐鹏 赵科新 彭雄奇 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1025-1030,共6页
为获得复合材料热隔膜预成型中隔膜的基本力学性能参数,在不同温度下进行了隔膜材料的单向拉伸实验;基于连续介质力学超弹性理论和虚功原理,建立了描述隔膜材料在90℃以下的不同温度及大变形条件下的本构模型,并通过Abaqus软件的材料子... 为获得复合材料热隔膜预成型中隔膜的基本力学性能参数,在不同温度下进行了隔膜材料的单向拉伸实验;基于连续介质力学超弹性理论和虚功原理,建立了描述隔膜材料在90℃以下的不同温度及大变形条件下的本构模型,并通过Abaqus软件的材料子程序UHYPER来实现;通过拟合实验数据获得材料模型参数并分析了模型的稳定性;采用有限元法分别对隔膜单向拉伸性能和隔膜覆盖进行模拟.结果表明:仿真结果与实验结果较吻合,从而验证了所提出的隔膜本构模型的准确性. 展开更多
关键词 热隔膜成型 隔膜 弹性本构模型 温度 复合材料
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氟硅橡胶超弹性本构模型评估与选取 被引量:4
16
作者 王莹 李勤 +1 位作者 霍英妲 高亚男 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期322-327,共6页
针对氟硅橡胶(FSR)材料超弹性力学参数匮乏问题,对其进行单轴拉伸(ST)、平面拉伸(PT)和等效等轴拉伸(ET)3种基础力学试验,采用5种超弹性本构模型拟合试验数据并对比拟合效果。结果表明:同时考虑拟合优度(R^(2))和均方根误差(RMSE)两方... 针对氟硅橡胶(FSR)材料超弹性力学参数匮乏问题,对其进行单轴拉伸(ST)、平面拉伸(PT)和等效等轴拉伸(ET)3种基础力学试验,采用5种超弹性本构模型拟合试验数据并对比拟合效果。结果表明:同时考虑拟合优度(R^(2))和均方根误差(RMSE)两方面,5种超弹性本构模型中Yeoh(N=3)模型对3种拉伸试验数据拟合效果最佳;纳入相对偏差后,Yeoh(N=3)模型仍能表现出优异的拟合效果。该工作对超弹性本构模型的选取和模拟橡胶材料的应力-应变关系具有重要参考意义,可应用于材料制备、特性预测、结构设计和多尺度模拟等方面。 展开更多
关键词 氟硅橡胶 弹性本构模型 模型评估 单轴拉伸 平面拉伸 等双轴拉伸
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隔振橡胶材料超弹性本构模型适用性研究 被引量:4
17
作者 徐昱根 柳琳琳 +1 位作者 沈双全 朱浩 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1332-1339,共8页
填充橡胶材料在工程减隔振结构中广泛应用,对其超弹性力学特性的准确模拟对工程结构的服役性能准确预测至关重要。针对一种隔振橡胶材料试样进行了单轴拉伸(UT)、单轴压缩(UC)和简单剪切(SS)试验等3种基本材料力学试验,对其超弹性力学... 填充橡胶材料在工程减隔振结构中广泛应用,对其超弹性力学特性的准确模拟对工程结构的服役性能准确预测至关重要。针对一种隔振橡胶材料试样进行了单轴拉伸(UT)、单轴压缩(UC)和简单剪切(SS)试验等3种基本材料力学试验,对其超弹性力学行为进行了表征,讨论了在3种力学试验数据不全的情况下4种常用超弹性本构模型预测其他变形模式的能力,并提出了3个误差评价指标和1个拟合优度系数R来评价拟合精度。最后,根据研究结果,讨论了不同试验条件下超弹性材料本构模型的适用性并给出了选择建议。 展开更多
关键词 隔振橡胶材料 弹性本构模型 材料力学试验 拟合精度 适用性
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热隔膜成形中隔膜材料性能测试及本构模型选择
18
作者 赵月青 林德志 +2 位作者 陈汇 汤家力 陈萍 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第6期2041-2050,共10页
隔膜本构模型的选择直接关系到热隔膜成形仿真的精度。为分析5种超弹性本构模型对不同隔膜材料的适用性,对尼龙隔膜和硅橡胶隔膜2种不同类型的隔膜材料进行不同温度单轴拉伸测试,通过应力-应变曲线、断裂延伸率和弹性模量分析2类材料的... 隔膜本构模型的选择直接关系到热隔膜成形仿真的精度。为分析5种超弹性本构模型对不同隔膜材料的适用性,对尼龙隔膜和硅橡胶隔膜2种不同类型的隔膜材料进行不同温度单轴拉伸测试,通过应力-应变曲线、断裂延伸率和弹性模量分析2类材料的性能差异;采用5种超弹性本构模型分别对隔膜材料的单轴拉伸试验数据进行拟合,并将试验数据与隔膜材料的单轴拉伸和热隔膜成形过程仿真数据进行对比。结果表明:硅橡胶隔膜材料具有比尼龙隔膜更大的断裂延伸率,但其弹性模量远小于尼龙隔膜材料。Ogden、Polynomial(N=2)和Marlow模型对尼龙隔膜和硅橡胶隔膜单轴拉伸数据均具有较高的拟合度,Yeoh模型对尼龙隔膜单轴拉伸数据拟合度较低,对硅橡胶隔膜的拟合度较高。Mooney-Rivlin模型无法准确反映大变形状态下超弹性材料的应力-应变关系,对2种隔膜材料的单轴拉伸数据拟合度都较低。以单轴拉伸数据建立的Ogden和Polynomial模型(N=2)模型在热隔膜成形模拟时存在过刚现象,而Marlow模型则具有很高的预测精度。 展开更多
关键词 隔膜 热隔膜成形 弹性本构模型 断裂延伸率 有限元仿真
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一种基于Yeoh函数的非线性粘超弹本构模型及其在冲击仿真中的应用 被引量:16
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作者 周相荣 王强 王宝珍 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期33-37,共5页
以粘超弹理论为基础,将L M Yang等提出的本构模型中Rivlin函数改进为Yeoh,提出了一种基于Yeoh函数的描述橡胶材料中高应变率效应的粘超弹本构模型,该模型以左Cauchy变形张量B第一不变量I1B作为唯一变量,简化了原模型结构,并开发了相应... 以粘超弹理论为基础,将L M Yang等提出的本构模型中Rivlin函数改进为Yeoh,提出了一种基于Yeoh函数的描述橡胶材料中高应变率效应的粘超弹本构模型,该模型以左Cauchy变形张量B第一不变量I1B作为唯一变量,简化了原模型结构,并开发了相应模型的ABAQUS软件材料用户子程序(VUMAT)。通过高应变率橡胶垫片及中低应变率橡胶缓冲器的冲击试验与数值仿真对比,验证了本构模型及材料用户子程序的有效性与实用性。 展开更多
关键词 橡胶 Yeoh函数 应变率 弹性本构模型 ABAQUS/VUMAT 冲击
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超弹性橡胶材料分层圆孔蜂窝防护覆盖层动态压缩行为及性能研究 被引量:7
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作者 肖锋 谌勇 +2 位作者 孙靖雅 刘兴天 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第22期13-20,共8页
针对如何设计具有良好抗冲击性能的舰船湿表面敷设橡胶材料防护覆盖层,以舰艇水下抗冲击防护为背景,借鉴功能梯度材料概念,对四种结构分层圆孔周期蜂窝覆盖层在横向匀速加载下的压缩行为及力学性能进行研究。在利用不同本构模型对材料... 针对如何设计具有良好抗冲击性能的舰船湿表面敷设橡胶材料防护覆盖层,以舰艇水下抗冲击防护为背景,借鉴功能梯度材料概念,对四种结构分层圆孔周期蜂窝覆盖层在横向匀速加载下的压缩行为及力学性能进行研究。在利用不同本构模型对材料试验数据进行拟合基础上选择合适模型;分析变形特征、支反力峰值、峰值时间及吸能的压缩行为及力学特性;研究压缩速度、胞元大小、排布对压缩性能影响。研究结果对该类覆盖层动力学特性认识有一定指导作用,同时亦为水下非接触性爆炸下防护覆盖层选用与多目标优化设计提供参考。 展开更多
关键词 橡胶材料覆盖层 水下非接触性爆炸 功能梯度材料 压缩行为和力学性能 弹性本构模型
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