橡胶材料在ABAQUS的材料参数设定

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Abaqus中的材料属性和装配件

Abaqus/CAE中的材料属性和装配件
第四讲
概述
• 定义并分配材料属性 • 材料评估 • 材料库 • 什么是装配件? • 定位部件实例 • 阵列 • 布尔操作 • 装配件集和表面 • 显示组 • 练习
Introduction to Abaqus/CAE
L1.2
定义并分配材料属性
定义并分配材料属性
L1.19
Introduction to Abaqus/CAE
什么是装配件?
• 例子：婴儿四轮车的装配件
车身的一个实例轴的两个实例轴支座的四个实例把手的一个实例轮子的四个实例
L1.20
当部件定义变化时，轮子的实例自动更新
Introduction to Abaqus/CAE
定位部件实例
定位部件实例
• 在这些情况下， Abaqus/CAE允许用户将前面定义的相对约束转化为绝对约束。
Parallel face constraint 1
fixed
Parallel face constraint 2
Parallel face constraint 3
fixed
movable fixed
movable
Edit Section Assignment dialog box
Introduction to Abaqus/CAE
L1.9
定义并分配材料属性
• 梁的视觉上的反馈 • 梁的建模是基于线特征；其横截面尺寸认为是截面属性。
Introduction to Abaqus/CAE
定义并分配材料属性
• 可以通过观察梁的外形改变梁截面属性的定义 • 很容易检测建模误差
Introduction to Abaqus/CAE

ABAQUS入门手册

ABAQUS入门使用手册一、前言ABAQUS是国际上最先进的大型通用有限元计算分析软件之一，具有惊人的广泛的模拟能力.它拥有大量不同种类的单元模型、材料模型、分析过程等。

可以进行结构的静态与动态分析，如：应力、变形、振动、冲击、热传递与对流、质量扩散、声波、力电耦合分析等；它具有丰富的单元模型，如杆、梁、钢架、板壳、实体、无限体元等;可以模拟广泛的材料性能，如金属、橡胶、聚合物、复合材料、塑料、钢筋混凝土、弹性泡沫，岩石与土壤等.对于多部件问题,可以通过对每个部件定义合适的材料模型，然后将它们组合成几何构形。

对于大多数模拟，包括高度非线性问题，用户仅需要提供结构的几何形状、材料性能、边界条件、荷载工况等工程数据。

在非线性分析中，ABAQUS能自动选择合适的荷载增量和收敛准则,它不仅能自动选择这些参数的值，而且在分析过程中也能不断调整这些参数值,以确保获得精确的解答。

用户几乎不必去定义任何参数就能控制问题的数值求解过程.1.1 ABAQUS产品ABAQUS由两个主要的分析模块组成,ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。

前者是一个通用分析模块，它能够求解广泛领域的线性和非线性问题，包括静力、动力、构件的热和电响应的问题。

后者是一个具有专门用途的分析模块,采用显式动力学有限元格式，它适用于模拟短暂、瞬时的动态事件，如冲击和爆炸问题，此外,它对处理改变接触条件的高度非线性问题也非常有效，例如模拟成型问题。

ABAQUS/CAE(Complete ABAQUS Environment）它是ABAQUS的交互式图形环境。

通过生成或输入将要分析结构的几何形状，并将其分解为便于网格划分的若干区域,应用它可以方便而快捷地构造模型,然后对生成的几何体赋予物理和材料特性、荷载以及边界条件。

ABAQUS/CAE具有对几何体划分网格的强大功能，并可检验所形成的分析模型.模型生成后，ABAQUS/CAE可以提交、监视和控制分析作业。

ABAQUS常用材料性质参数

常用材料性质参数材料的性质与制造工艺、化学成份、内部缺陷、使用温度、受载历史、服役时间、试件尺寸等因素有关。

本附录给出的材料性能参数只是典型范围值。

用于实际工程分析或工程设计时，请咨询材料制造商或供应商。

除非特别说明，本附录给出的弹性模量、屈服强度均指拉伸时的值。

表1 材料的弹性模量、泊松比、密度和热膨胀系数材料名称弹性模量EGPa泊松比ν密度ρkg/m3热膨胀系数α10-6/℃铝合金 70－79 0.33 2600-2800 23 黄铜96-110 0.34 8400-8600 19.1-21.2 青铜96-120 0.34 8200-8800 18-21 铸铁83-170 0.2-0.3 7000-7400 9.9-12混凝土(压)普通增强轻质17-31 0.1-0.2230024001100-18007-14铜及其合金110-120 0.33-0.36 8900 16.6-17.6 玻璃48-83 0.17-0.272400-2800 5-11 镁合金41-45 0.35 1760-183026.1-28.8镍合金(蒙乃尔铜) 170 0.32 8800 14 镍210 0.31 8800 13 塑料尼龙聚乙烯2.1-3.40.7-1.40.40.4880-1100960-140070-140140-290岩石(压)花岗岩、大理石、石英石石灰石、沙石40-10020-700.2-0.30.2-0.32600-29002000-29005-9橡胶0.0007-0.004 0.45-0.5 960-1300 130-200 沙、土壤、砂砾1200-2200 钢高强钢不锈钢结构钢190-2100.27-0.30785010-18141712钛合金100-120 0.334500 8.1-11 钨340-380 0.2 1900 4.3 木材(弯曲)杉木橡木松木11-1311-1211-14480-560640-720560-640表2 材料的力学性能材料名称/牌号屈服强度sσMPa抗拉强度bσMPa伸长率5δ%备注铝合金LY12 35-500274100-5504121-4519 硬铝黄铜70-550 200-620 4-60 青铜82-690 200-830 5-60铸铁(拉伸) HT150HT250 120-290 69-4801502500-1铸铁(压缩) 340-1400混凝土(压缩) 10-70铜及其合金55-760 230-830 4-50玻璃平板玻璃玻璃纤维30-1000707000-20000镁合金80-280 140-340 2-20 镍合金(蒙乃尔铜) 170-1100 450-1200 2-50 镍100-620 310-760 2-50 塑料尼龙聚乙烯40-807-2820-10015-300岩石(压缩)花岗岩、大理石、石英石石灰石、沙石50-280 20-200橡胶1-7 7-20 100-800 普通碳素钢Q215 Q235 Q255 Q275 215235255275335~450375~500410~550490~63026~3121~2619~2415~20旧牌号A2旧牌号A3旧牌号A4旧牌号A5优质碳素钢25 35 45 55 2753153553804505306006452320161325号钢35号钢45号钢55号钢低合金钢15MnV 16Mn 390345530510182115锰钒16锰合金钢20Cr 40Cr 54078583598010920铬40铬30CrMnSi 88510801030铬锰硅铸钢ZG200-400 ZG270-500 2002704005002518钢线280-1000 550-1400 5-40钛合金760-1000 900-1200 10 钨 1400-40000-4 木材(弯曲)杉木橡木松木30-5030-4030-5040-7030-5040-70。

abaqus的材料参数

abaqus的材料参数Department of Engineering University of Cambridge > Engineering Department > computing helpABAQUS Materials Input1. 5. ABAQUS - Materials2. Q5.1 : How do I find what material properties are needed for a particular analysis ?Read the relevant section in Chapter 6 : Analysis Procedures (User's manual Vol. I). This gives an overview about the analysis and has more information about the material properties.Read also the following sections in Chapter 17 : Materials Introduction of the ABAQUS User's manual.Section 17.1.1 - Material Library : OverviewSection 17.1.2 - Material Data DefinitionSection 17.1.3 - Combining Material PropertiesSection 17.1.3 lists the material model combination tables. Several models are available to define the mechanical behaviour (elastic, plastic).Some material options require the presence of other material options. Some exclude the use of the other material options. For example *DEFORMATION PLASTICITY completely defines the material's mechanical behaviour and should not be used with *ELASTIC.Once you have all the relevant keywords to define the material properties consult the keyword Manual for each of the keywords. This will explain what data is required for each of the keyword.3. Q5.2 : What material properties need to be specified in a thermal-electrical analysis ?Referring to Section 17.1.3 of the ABAQUS User's manual you will require the heat transfer properties as well as the electrical properties. These are listed below :Heat Transfer properties*CONDUCTIVITY*LATENT HEAT*SPECIFIC HEAT*HEAT GENERATIONElectrical properties*DIELECTRIC*ELECTRICAL CONDUCTIVITY*JOULE HEAT FRACTION*PIEZOELECTRICThis forms the complete set of properties. If Piezoelectric elements are not used then*PIEZOELECTRIC and *DIELECTRIC properties will not be required.If only the steady state heat transfer response is of interest then *SPECIFIC HEAT properties are not required. Similarly if there are no phase changes involved then *LATENT HEAT is not required.*JOULE HEAT FRACTION is used to specify the fraction of electrical energy that will be released as heat.Example problem 5.2.1 - thermal-electrical modelling of an automotive fuse illustrates the thermal-electrical analysis. ABAQUS allows for redundant material properties to be specified. It will simply ignore the material properties not required for the current analysis.Typical example of material properties :*MATERIAL, NAME=ZINC*CONDUCTIVITY0.1121, 20.00.1103, 100.0*ELECTRICAL CONDUCTIVITY16.75E3, 20.012.92E3, 100.0*JOULE HEAT FRACTION1.0*DENSITY7.14E-6*SPECIFIC HEAT389.04. Q5.3 : What material properties need to be specified in an analysis using temperature- displacement elements ?Referring to Section 17.1.3 of the ABAQUS User's manual you will require the heat transfer properties as well as the mechanical properties. These are listed below :Mechanical properties*ELASTICAdditional properties which may be required : example plastic Heat Transfer properties*CONDUCTIVITY*LATENT HEAT*SPECIFIC HEAT*HEAT GENERATION5. Q5.4 : What material properties need to be specified in an analysis using piezoelectric elements?Referring to Section 9.1.3 of the ABAQUS User's manual you will require the electrical properties. These are listed below : Electrical properties*DIELECTRIC*ELECTRICAL CONDUCTIVITY*JOULE HEAT FRACTION*PIEZOELECTRIC6. Q5.5 : What material properties need to be specified in modeling concrete with reinforcements?Use the concrete model available with rebar to model the reinforcements.Section 1.1.5 of the ABAQUS Example's manual gives an example of the collapse analysis of a concrete slab subjected to a central point load.The data file for that example is collapse example.The complete set of ABAQUS input files can be obtained by using the following command :abaqus fetch j=collapseconcslab**CONCRETE3000., 0. abs. value of compressive stress, abs. value of plastic strain. 5500., 0.0015 " "*FAILURE RATIOS1.16, 0.0836This is used to define the shape of the failure surface (see section 11.5.1 of the ABAQUSUSER's manual Vol. II).The first parameter is the ratio of the ultimate biaxial compression stress, to the uniaxial compressive stress. Default is 1.16. The second parameter is the absolute value of the ratio of uniaxial tensile stress at failure to the uniaxial compressive stress at failure. Default is 0.09.7. Tension Stiffening*TENSION STIFFENING1., 0.0., 2.E-3First parameter is the fraction of remaining stress to stress at cracking. The second parameter is the absolute value of the direct strain minus the direct strain at cracking.This defines the retained tensile stress normal to the crack as a function of the deformation in the direction of the normal to the crack.8. Shear Retention*SHEAR RETENTIONNot used for this example.9. Reinforcement modelling*REBAR is used to model the reinforcement.*REBAR,ELEMENT=SHELL,MATERIAL=SLABMT,GEOMETRY=ISOPARAMETRIC,NAME=YYSLAB, 0.014875, 1., -0.435, 4*REBAR,ELEMENT=SHELL,MATERIAL=SLABMT,GEOMETRY=ISOPARAMETRIC,NAME=XXSLAB, 0.014875, 1., -0.435, 1Here SLAB is the element name or name of the element set that contains these rebars. The geometry is ISOPARAMETRIC. Other choice is SKEW. ELEMENT can be BEAM, SHELL, AXISHELL or CONTINUUM type. The following are the other parameters specified :cross-sectional area of the rebar.spacing of the rebars in the plane of the shellposition of the rebar. Distance from the reference surface. Here the mid-surface is the reference surface and the minus sign indicates that the distance is measured in theopposite direction to the direction of positive normal. The positive normal is defined by the right hand rule as the nodes are considered in an anti-clockwise sequence.edge number to which rebars are similar.10. Alternate Method o modelling REBAR ReinforcementsAlternatively REBAR can be modelled as follows :*NODE........**-------------------END NODES FOR REBAR BEAM ELEMENTS501, 0.0, 0.15, -0.02541, 1.5, 0.15, -0.02601, 0.0, 0.15, -0.07641, 1.5, 0.15, -0.07701, 0.0, 0.60, -0.02741, 1.5, 0.60, -0.02801, 0.0, 0.60, -0.07841, 1.5, 0.60, -0.07........**---------------------GENERATE INTERMEDIATE NODES*NGEN, NSET=BAR10TF701, 741, 2*NGEN, NSET=BAR10TB801, 841, 2......**--------------------GENERATE THE BEAM ELEMENTS*ELEMENT, TYPE=B31701, 701, 703801, 801, 803*ELGEN, ELSET=BAR10TF701, 20, 2, 1, 1, 1, 1*ELGEN, ELSET=BAR10TB801, 20, 2, 1, 1, 1, 1......**---------------------DEFINE THE MATERIAL PROPERTIES*MATERIAL, NAME=BAR8**** 8 mm dia bar***ELASTIC, TYPE=ISO197.E6, 0.3*PLASTIC354.E3, 0.364.E3, 0.0018****---------------------DEFINE THE SECTION PROPERTIES......*BEAM SECTION, SECTION=CIRC, MATERIAL=BAR10, ELSET=BAR10TF0.005*BEAM SECTION, SECTION=CIRC, MATERIAL=BAR10, ELSET=BAR10TB0.005...**--------------------DEFINE AN ELEMENT SET WHICH CONTAINS**--------------------THE ELEMENTS THROUGH WHICH THE REBAR**--------------------ELEMENTS PASSES.....*ELSET, ELSET=TOP, GENERATE5, 80, 5****--------------------*EMBEDDED ELEMENT,HOST ELSET=TOPBAR10TF,BAR10TB**11. Q5.6 : What material properties need to be specified in using the deformation plasticity model ?See section 11.2.11 of the users' manual (Vol. II). See also section 23.4.7 of the users' manual (Vol. III), keyword section.For example :*DEFORMATION PLASTICITY1.E3, 0.3,2., 3, 0.396Here the data line contains the Young's modulus, Poissons ratio, Yield stress, Exponent, Yield offset respectively. If it is necessary to define the dependence of these parameters on temperature then the 6th parameter will be the temperature. Then repeat the dataline for different temperatures as required.| Computing Help |[Finite Elements] | [Engineering Packages]Cambridge University Engineering DeptInformation provided by Arul M Britto (amb2)Last updated: 28 September 2010。

abaqus的一些使用技巧——收藏专用

abaqus的一些使用技巧——收藏专用ABAQUS 简介[1] (pp7)在[开始] →[程序] →[ABAQUS 6.5-1]→[ABAQUS COMMAND]，DOS 提示符下输入命令Abaqus fetch job = 可以提取想要的算例input 文件。

ABAQUS 基本使用方法[2](pp15)快捷键：Ctrl+Alt+左键来缩放模型；Ctrl+Alt+中键来平移模型；Ctrl+Alt+右键来旋转模型。

②(pp16)ABAQUS/CAE 不会自动保存模型数据，用户应当每隔一段时间自己保存模型以避免意外丢失。

[3](pp17)平面应力问题的截面属性类型是Solid（实心体）而不是Shell（壳）。

ABAQUS/CAE 推荐的建模方法是把整个数值模型（如材料、边界条件、载荷等）都直接定义在几何模型上。

载荷类型Pressure 的含义是单位面积上的力，正值表示压力，负值表示拉力。

[4](pp22)对于应力集中问题，使用二次单元可以提高应力结果的精度。

[5](pp23)Dismiss 和Cancel 按钮的作用都是关闭当前对话框，其区别在于：前者出现在包含只读数据的对话框中；后者出现在允许作出修改的对话框中，点击Cancel 按钮可关闭对话框，而不保存所修改的内容。

[6](pp26)每个模型中只能有一个装配件，它是由一个或多个实体组成的，所谓的“实体”（instance）是部件（part）在装配件中的一种映射，一个部件可以对应多个实体。

材料和截面属性定义在部件上，相互作用（interaction）、边界条件、载荷等定义在实体上，网格可以定义在部件上或实体上，对求解过程和输出结果的控制参数定义在整个模型上。

[7](pp26) ABAQUS/CAE 中的部件有两种：几何部件（nativepart）和网格部件（orphan mesh part）。

创建几何部件有两种方法：（1）使用Part 功能模块中的拉伸、旋转、扫掠、倒角和放样等特征来直接创建几何部件。

基于ABAQUS的橡胶减振器参数化优化设计

品开发周期。
关键词：橡胶减振器；参数化；尺寸优化；二次开发
中图分类号：ＴＤ４２１．５＋４；ＴＰ３９１．９文献标识码：Ｂ
ＲｕｂｂｅｒＳｈｏｃｋＡｂｓｏｒｂｅｒＢａｓ。针对上述现状，分析了橡胶减振器的静、动态特性和参数选择与设计，并以Ｐｙｔｈｏｎ为工
具，基于ＡＢＡＱＵＳ二次开发技术完成了橡胶减振器参数化优化设计系统及橡胶减振器动态刚度计算系统。前者实现了在
满足指定三向静态刚度要求下，对形状复杂橡胶减振器的尺寸优化设计；后者实现了在指定预载及激励下，橡胶减振器动态刚度的计算。既满足了形状复杂橡胶减振器的设计要求，且整个设计计算过程自动快速，有效地提高了设计效率，缩短了产
第３０卷第１Ｏ期
文章编号：１００６— ９３４８（２０１３）１０— ０１９９— ０４
计
算
机
仿
真
２０１３年１０月
基于ＡＢＡＱＵＳ的橡胶减振器参数化优化设计
余天超，刘夫云，孙永厚
（桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林５４１００４）摘要：关于发动机减振器优化设计问题，在橡胶减振器的设计中，大多采用经验设计和试验修正的方法，效率低下且无法应
Ｇｕｉｌｉｎ５４１００４，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｔｈｅｅｘｐｅｉｒｅｎｃｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｅｓｔｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｒｅｕｓｅｄｍｏｓｔｌｙｉｎｔｈｅｄｅｓｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒｕｂｂｅｒｓｈｏｃｋａｂｓｏｒｂｅｒ，ｂｕｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｈａｓｌｏｗｅｉｃｆｉｅｎｃｙａｎｄｃａｎｎｏｔｂｅｕｓｅｄｉｎｃｏｍｐｌｅｘｓｈａｐｅｏｆｒｕｂｂｅｒｓｈｏｃｋａｂ－ｓｏｒｂｅｒｄｅｓｉｎ．Ｉｇｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｅａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｒｕｂｂｅｒｓｈｏｃｋａｂｓｏｒｂｅｒｏｆｓｔａｔｉｃ，ｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅ —

基于Abaqus的橡胶密封垫对比分析

基于Abaqus的橡胶密封垫对比分析作者：陈思徐熹杨怀刚曾庆强来源：《计算机辅助工程》2013年第05期摘要：针对某型发动机开发中的橡胶密封垫密封问题，利用有限元分析软件Abaqus建立橡胶垫及其边界的有限元模型，讨论不同条件下密封垫的力学性能.为橡胶密封结构的设计计算提供一条新途径.关键词：橡胶；密封；有限元； Abaqus中图分类号： U464.132； TB115.1文献标志码： B引言橡胶密封件的失效主要表现为密封处的泄漏和密封件的损坏，最终导致失去密封性，产生泄漏.橡胶密封件泄漏的原因主要包括初始压缩量过小、密封表面质量差以及衬料选择和安装不当等.橡胶密封的原理是依据安装时密封件产生一定的压缩变形，使密封件与密封面紧密贴合，达到堵塞泄漏的目的.如果初始密封量过小，在低压时就会产生泄漏.一般，密封结构的装配关系和几何形状比较复杂，其中，橡胶密封元件具有非线性本构关系，会导致结构受力变得复杂，承载后出现大位移和大应变.因此，传统的设计方法在试验前不能预先对密封结构的性能进行评价，只能依赖于设计者的经验，不能满足现代精确设计的要求.本文针对某型发动机开发中的橡胶密封垫密封问题，利用有限元分析软件Abaqus建立橡胶垫及其边界的有限元模型，讨论不同条件下密封垫的力学性能，为橡胶密封结构的设计计算提供一条新途径.1Abaqus非线性超弹性模型随着社会的发展和科技的进步，CAE已经历50多年的发展，其理论和算法都已日趋成熟，现已成为工程和产品结构分析中不可或缺的重要工具.Abaqus具有强大的非线性分析能力，可以解决从相对简单的线性分析到复杂的非线性问题.1.1超弹性材料的本构方程确定弹性体材料的非线性特性非常困难，超弹性材料的模拟运用的是基于应变能密度的本构理论.这些本构方程主要有2类：第一类认为应变能密度是主应变不变量的一个多项式函数，当材料不可压缩时，该材料模型通常被称为Rivlin 材料，如果仅仅一次项被采用，那么模型被称为MooneyRivlin材料.第二类认为应变能密度是3个主伸长率的独立函数，如Ogden，Peng和PengLandel材料模型.[1]1.2两参数的MooneyRivlin模型常数的确定1.2.1利用橡胶的硬度对于橡胶材料，在小应变时弹性模量E0，剪切模量G，材料常数C1和C2的关系为G=E03=2（C1+C2）（6）根据橡胶硬度HA与弹性模量E0的试验数据，拟合得到二者之间的关系式为E0=15.75+2.15HA100-HA （7）记录硬度计读数HA，就可将其转化为弹性模量，再根据公式，只要确定C2/C1的比值，就可以得到C1和C2.1.2.2利用经验公式如果分析人员仅有一个C01值，并想在模型中包含一个非零的C10，则可假定C01=0.25C10，由式（5）可得E=6（C10+0.25C01）（8）C10=E6×1.25 （9）2有限元模型和分析方法某型发动机开发中，凸轮轴座去掉一部分材料后，橡胶密封垫变为单根筋密封，需评估凸轮轴位置传感器位置密封圈是否存在密封失效风险，同时对比2根筋都起密封作用时的情况.发动机模型见图1.图 1发动机模型由于密封垫和缸盖罩的沟槽在结构上是轴对称的，在理想状况下，密封垫沿轴线方向上的载荷也是轴对称的.[2]因此，可以将此处的密封垫密封研究由三维简化为二维问题.缸盖罩、密封垫和凸轮轴座的几何截面模型见图2.图 2截面几何模型选用的橡胶密封垫材料为丙烯酸酯橡胶，硬度（邵尔A型）为65.通过式（7）得到弹性模量E0，再根据经验公式，得C01=0.110 691，C10=0.427 63.缸盖罩与凸轮轴座为解析刚体模型，无需划分网格；密封垫为可变形体，网格划分情况见图3.边界条件为对凸轮轴设置固定约束，限制其各个方向的平动和转动自由度.[3]对缸盖罩施加向下1.8 mm的位移.密封垫与缸盖罩及凸轮轴座定义有限滑移（finite sliding）接触关系，摩擦类型为库伦摩擦，摩擦因数为0.11.（a）单根筋密封（b）2根筋密封图 3有限元模型3计算结果和分析压应力结果见图4，可知，单根筋与2根筋密封时，上、下接触面的接触应力均大于1 MPa，密封垫能很好地保证密封效果.接触压力的大小反应密封垫的密封能力，保证密封的必要条件是最大接触压力大于或等于油压.（a）单根筋密封（b）2根筋密封图 4压应力结果， MPavon Mises应力结果见图5，可知，单根筋密封的最大von Mises应力为2.16 MPa，而2根筋密封的von Mises应力为0.92 MPa.这是由于单根筋时，密封垫与凸轮轴接触会有一定的倾斜所致.最大von Mises应力反应截面上各主应力差值的大小，一般，von Mises应力越大，将越加速橡胶材料的松弛，造成刚度下降，材料越容易出现裂纹.压缩率过大会出现应力松弛.在静密封时，油封介质为油/空气，压缩率在15%～25%为佳.因此，如图6所示，单根筋密封的最大应变为49.37%，有出现应力松弛的危险.（a）单根筋密封（b）2根筋密封图 5von Mises应力结果， MPa（a）单根筋密封（b）2根筋密封图 6应变结果4结束语凸轮轴座去掉一部分材料后，虽然密封垫只有一根筋产生密封作用，但是能很好地保证密封效果.由于其接触时有一定的倾斜，会产生较大的von Mises应力和过大的压缩率，加速橡胶的松弛，造成刚度下降，在后续设计中应修改橡胶垫的结构.相较于传统的设计方法，运用Abaqus能有效预测橡胶密封垫的载荷分布，能更直观、定量地了解橡胶密封垫在工作时的应力应变状态，减少试验费用，缩短产品的设计周期，是橡胶密封设计和优化的理想工具.参考文献：[1]王伟，邓涛，赵树高. 橡胶MooneyRivlin模型中材料常数的确定[J]. 特种橡胶制品，2004（8）： 810.[2]尚付成，饶建华，沈钦凤，等. 超高液压下O形橡胶密封圈的有限元分析[J]. 液压与气动， 2010（1）： 6769.[3]石亦平，周玉蓉. Abaqus有限元分析实力讲解[M]. 北京：机械工业出版社， 2006.（编辑陈锋杰）。

Abaqus中复合材料弹性属性的设定

一、定义材料的刚度矩阵从弹性力学理论可以知道,各向异性材料的刚度矩阵由于有对称性，刚度系数有最初的36个减少到21个，如下图：在实际应用中，大多数工程材料都有对称的内部结构，因此材料具有弹性对称性，这种对称性可以进一步简化上述的刚度矩阵。

1、有一个弹性对称面的材料（如结晶学中的单斜体）例如取x-y平面为对称面，则D1112= D1113= D2212= D2213= D3312= D3313= D1223= D1323=0，刚度系数又减少8个，剩下13个。

2、有两个正交（相互垂直）弹性对称面的材料例如进一步取x-z平面为对称面，则D1123= D2223= D3323= D1213=0，刚度系数又减少4个，剩下9个，如下图：在Abaqus编辑材料中进行个刚度系数的设定。

3、有三个正交弹性对称面的材料如果材料有三个相互垂直的弹性对称面，没有新的刚度系数为零，也只有9个。

4、横观各项同性材料若经过弹性体材料一轴线，在垂直该轴线的平面内，各点的弹性性能在各方向上都相同，我们称此材料横观各向同性材料，如单向复合材料。

对于这种材料最终的刚度系数只剩下D1111，D1122，D1133，D3333，D1212五项，其余各项均为零。

在复合材料中，经常遇到正交各项异性和横观各项同性两种材料。

二、定义材料工程弹性常数通过指定工程弹性常数定义线弹性正交各向异性材料是最便捷的一种方法，根据复合材料力学理论，用工程弹性常数表示的柔度矩阵表示如下：其中，γij/Ei=γji/Ej，所以用9个独立弹性常数可以表征材料属性，即三个材料主方向上的弹性模量E1，E2，E3，三个泊松比γ12，γ13，γ23，三个平面内的剪切弹性模量G12，G13，G23。

例如测得复合材料一组材料数据为：E1=39GPa，E2=8.4GPa，E3=5.2GPa，γ12=0.26，γ13=0.3，γ23=0.28，G12=4.2GPa，G13=3.6GPa，G23=2.4GPa（随便给出的）。

abaqus材料参数

第 4 章岩土工程中常用的本构模型
63
模型。线弹性模型适用于任何单元。 1．各向同性弹性模型各向同性线弹性模型的应力－应变的表达式为：
11 1/ E / E / E 1/ E 22 33 / E / E 0 12 0 13 0 0 0 0 23 / E / E 1/ E 0 0 0 11 22 33 1/ G 0 0 12 0 1/ G 0 13 0 0 1/ G 23 0 0 0 0 0 0 0 0 0
图 4-1
定义弹性模型
若勾选【No compression】和【No tension】复选框，可认为弹性模型不能受压或受拉。（2）在 inp 输入文件中使用线弹性模型。这三种弹性模型的关键字行语句是类似的，即：
*Elastic，type＝ISOTROPIC（ENGINEERING CONSTANTS 或 ORTHOTROPIC 或 ANISOTROPIC;）
注意：由于 ABAQUS 以拉为正，而岩土工程常受到压应力，因此为方便起见 ABAQUS 1 令 p trac(σ) 。 3 4.1.3 应力张量不变量和偏应力不变量应力张量三个不变量为： I1 x y z 1 2 3
I2
2 x y y z z x xy 2 yz 2 zx
（4-9）
这里涉及到的参数有两个，即弹性模型 E 和泊松比 v ，可以随温度和其他场变量变化。提示：ABAQUS 中的大多数模型中的参数都可以与温度等场变量挂钩，从而实现参数在分析过程中的变化。强度折减法就是利用了这一点。 2．正交各向异性弹性模型正交各向异性的独立模型参数为 3 个正交方向的杨氏模量 E1 、 E2 和 E3 ，3 个泊松比 v12 、 v13 和 v23 ，3 个剪切模量 G12 、 G13 和 G23 ，其应力－应变的表达式为：

abaqus中冲击计算橡胶出现大变形导致计算停止

abaqus中冲击计算橡胶出现大变形导
致计算停止
在使用Abaqus进行橡胶材料冲击计算时，大变形确实可能导致计算停止。

这主要是因为橡胶材料在受到冲击时，其形变往往非常大，有时甚至可以达到或超过其原始尺寸的几倍。

这种大变形会对Abaqus的网格划分和计算稳定性提出很高的要求。

首先，大变形可能导致网格扭曲或重叠，从而使计算无法进行。

Abaqus在进行有限元分析时，需要在每个时间步长内对网格进行更新，以保持计算的准确性。

如果网格扭曲或重叠，Abaqus就无法正确地进行这种更新，从而导致计算失败。

其次，大变形也可能导致计算的不稳定。

当材料发生大变形时，其应力、应变等物理量的变化可能会变得非常剧烈，从而使计算结果出现振荡或发散。

这种不稳定的计算结果通常是没有意义的，因此Abaqus会选择停止计算。

为了解决这个问题，你可以尝试以下几种方法：
优化网格划分：使用更精细的网格划分，可以更好地捕捉橡胶材料在大变形过程中的行为，从而提高计算的稳定性。

使用更合适的材料模型：橡胶材料的力学行为非常复杂，选择合适的材料模型对于准确模拟其冲击行为非常重要。

你可以尝试使用更复杂的材料模型，如超弹性模型或粘弹性模型，以更好地描述橡胶材料的行为。

引入接触和约束：在橡胶材料与其他物体发生接触或碰撞时，引入适当的接触和约束条件，可以帮助避免网格扭曲或重叠，从而提高计算的稳定性。

总之，处理Abaqus中冲击计算橡胶出现大变形导致计算停止的问题需要综合考虑多种因素，包括网格划分、材料模型选择以及接触和约束条件的设置等。

通过合理的设置和优化，你可以提高计算的稳定性，从而得到更准确的结果。

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橡膠材料在
ABAQUS中使用
之設定

Alvin Chen
Page 2

Outline
Elastic Behavior
Compressibility (Hyperelasticity)
Strain energy potentials (Hyperelasticity)
Example
Page 3

Elastic Behavior
Linear elasticity
Small elastic strains (normally less then 5%)
Isotropic, orthotropic, or fully anisotropic
Can have property depend on temperature and/or other field variables
Hypoealsticity

Small elastic strains-the stresses should not be large compared to the
elastic modulus of the material

Load path is monotonic
If temperature is to be included “UHYPEL”
Hyperfoam

Isotropic and nonlinear, energy dissipation and stress softening effects
Cellular solids whose porosity permits very large volumetric changes
Deform elastically to large strains, up to 90% strain in compression
Requires geometric nonlinearity be accounted in analysis step
Page 4

Elastic Behavior
Porous elasticity
Small elastic strains (normally less then 5%)
Nonlinear, isotropic elasticity Isotropic, orthotropic, or fully anisotropic
Can have property depend on temperature and/or other field variables
Viscoelasticity

“viscous” (internal damping) effect, time dependent
Large-strain problem
Hyperealsticity

For rubberlikematerial at finite strain the hyperelastic model provides
a general strain energy potential to describe the material behavior for
nearly incompressible elastomers. This nonlinear elasticity model is
valid for large elastic strains.
Page 5

Elastic Behavior
The Hyperelastic material model:
Is isotropic and nonlinear

Is valid for materials that exhibit instantaneous elastic
response up to large strains (such as rubber, solid
propellant, or other elastomeric materials)

Requires that geometric nonlinearity be accounted for
during the analysis step, since it is intended for finite-
strain applications.
Page 6

Compressibility (Hyperelasticity)
Most elastomers (solid, rubberlike materials) have
very little compressibility compared to their shear
flexibility. In ABAQUS/Standard to assume that the
material is fully incompressible.

Another class of rubberlike materials is elastomeric
foam, which is elastic but very compressible.

In ABAQUS/Standard the use of hybird (mixed
formulation) elements is recommended in both
incompressible and almost incompressible cases.
Page 7

Compressibility (Hyperelasticity)
Page 8

Strain energy potentials (Hyperelasticity)

Hyperelastic materials are described in terms of a
“strain energy potential”, which defines the strain
energy stored in the material per unit of reference
volume (volume in the initial configuration) as a
function of the strain at that point in the material

Arruda-Boyce form
Marlow form
Mooney-Rivlin form
Neo-Hookean form
Ogden form

Polynomial form
Reduced Polynomial form
Van der Waals form
Yeoh form
Page 9

Strain energy potentials (Hyperelasticity)
Page 10

Strain energy potentials (Hyperelasticity)
Page 11

Strain energy potentials (Hyperelasticity)
Page 12

Strain energy potentials (Hyperelasticity)
Page 13

Strain energy potentials (Hyperelasticity)