橡胶mooney-rivlin模型中材料常数的确定.docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划橡胶mooney-rivlin模型中材料常数的确定　　圆球与橡胶垫接触的有限元分析　　一、问题描述　　分别模拟钢球以及橡胶球在以F=的垂向载荷挤压硅橡胶垫时的变形情况钢球直径?1=，硅橡胶圆盘直径?2=50mm，厚度d=5mm.　　已知硅橡胶杨氏模量E?，泊松比??，为超弹性材料分别模拟小球为刚性材料和为橡胶材料时两种情况下硅橡胶垫的变形情况　　二、有限元分析　　由于橡胶本构关系的非线性化，以及橡胶制品在应用时的大变形、接触非线性边界条件使其工程模拟变的非常困难模拟的准确性与采用的本构关系模型以及模型中材料常数测试的准确性有密切关系本次分析以橡胶中常用的Mooney-Rivlin材料作为橡胶的本构模型　　1、材料参数的确定　　Mooney-Rivlin模型的基本理论不赘述，通过查阅相关文献得知Mooney-Rivlin模型中材料常数与材料弹性模量有如下关系：　　E?6(C10?C01)　　并且有经验公式：　　C01?　　可以计算Mooney-Rivlin模型中材料常数　　中定义材料。

　　2、钢球与硅橡胶盘接触　　由于钢球与硅橡胶接触时钢球变形可以忽略，可以把钢球看做刚体，建有限元模型如下：C10?,C01?34543，用于有限元分析　　图1刚性球接触时的有限元模型　　分析结果如下：　　图2刚性球接触时圆盘变形云图　　?4?y??10m?最大变形为图中红色部分，为　　3、橡胶球与硅橡胶圆盘接触　　将球划分网格，并定义为可变性体有限元模型如下：　　图3橡胶球与硅橡胶圆盘接触时的有限元模型　　将球看做可变性体，与圆盘赋相同的材料进行分析，圆盘变形云图如下：　　图4橡胶球接触时圆盘变形云图　　?4最大变形为图中红色部分，为?z??10m?　　毕业论文任务书　　毕业论文开题报告　　第七章材料模型　　ANSYS/LS-DYNA包括40多种材料模型，它们可以表示广泛的材料特性，可用材料如下所示本章后面将详细叙述材料模型和使用步骤对于每种材料模型的详细信息，请参看AppendixB,MaterialModelExamples或《LS/DYNA　　TheoreticalManual》的第十六章　　线弹性模型　　·各向同性　　·正交各向异性　　·各向异性　　·弹性流体　　非线弹性模型　　·Blatz-koRubber(#7)　　·Mooney-RivlinRubber(#27)　　·粘弹性　　非线性无弹性模型　　·双线性各向同性　　·与温度有关的双线性各向同性　　·横向各向异性弹塑性　　·横向各向异性FLD　　·随动双线性　　·随动塑性　　·3参数Barlat　　·Barlat各向异性塑性　　·与应变率相关的幂函数塑性　　·应变率相关塑性　　·复合材料破坏　　·混凝土破坏　　·分段线性塑性　　·幂函数塑性　　压力相关塑性模型　　·弹-塑性流体动力学　　·地质帽盖材料模型(#25)　　泡沫模型　　·闭合多孔泡沫(#53)　　·粘性泡沫(#62)　　·低密度泡沫(#57)　　·可压缩泡沫(#63)　　·Honeycomb(#26)　　需要状态方程的模型　　·Bamman塑性·Johnson-Cook塑性　　·空材料　　·Zerilli-Armstrong(#65)　　·Steinberg(#11)　　离散单元模型　　·线弹性弹簧　　·普通非线性弹簧　　·非线性弹性弹簧　　·弹塑性弹簧　　·非弹性拉伸或仅压缩弹簧　　·麦克斯韦粘性弹簧　　·线粘性阻尼器　　·非线粘性阻尼器　　·索　　刚性体模型　　·刚体　　定义显示动态材料模型　　用户可以采用ANSYS命令MP，MPTEMP，MPDATA，TB，TBTEMP和TBDATA以及ANSYS/LS-DYNA命令EDMP来定义材料模型。

下一节显动态材料模型的描述，说明了怎样使用命令定义每种材料模型的特性　　通过GUI路径定义材料模型比使用命令直接得多：　　1．选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialMaterialModelBehavior对话框出现　　注--如果不事先定义ANSYS/LS-DYNA单元类型，那么就不能定义　　ANSYS/LS-DYNA材料模型　　2．在MaterialModelsAvailable窗口的右侧，双击LS-DYNA，然后选择一种材料模型种类：线性、非线性、状态方程、离散单元特性或刚体材料　　3．双击一种材料的子目录例如，在非线性材料中，有弹性、非弹性和泡沫材料模型　　4．继续双击下面的材料分类直到数据输入对话框出现框中的选项包括所有的材料模型，它对所选的材料模型都有效　　5．输入所需的值，单击OK然后在MaterialsModelsDefined窗口左边就列出了材料模型的类型和号码　　然后用户可以双击MaterialsModelsDefined窗口左边的材料模型使相关数据对话框出现这样就可以修改其值然后单击OK　　用户可以选择Edit>Copy并指定新模型号来复制现有材料模型的内容，复制的材料模型以新模型号列在MaterialsModelsDefined窗口左侧，其内容与原材料模型内容相同。

　　单击模型号选定它，然后选择Edit>Delete,可以删除材料模型　　使用GUI路径定义材料的详细信息，参看《ANSYSBasicAnalysisGuide》中的MaterialModelSurface,也可参看《ANSYSOperationsGuide》的UsingTreeStructure来获得材料模型界面结构层的详细信息如果用户通过GUI路径来定义、修改、复制或删除材料模型，ANSYS将自动发出正确命令并将其写入log文件中　　显式动态材料模型的描述　　本节将详细讲述每一种材料模型每当提及“加载曲线ID”时，就需要输入一条材料数据曲线ID，用EDCURVE命令定义材料数据曲线，见第四章，Loading当采用交互工作方式时，所有材料模型的可用特性都出现在材料模型对话框中当使用批处理或命令流方式时，相应的命令都提供在这里要保证定义材料属性为模型列出的，不要定义与模型无关的数据　　线弹性模型　　各向同性弹性模型　　各向同性弹性模型使用MP命令输入所需参数：　　MP，DENS—密度　　MP，EX—弹性模量　　MP，NUXY—泊松比　　此部分例题参看，IsotropicElasticExample:HighCarbonSteel。

　　正交各向异性弹性模型　　正交各向异性弹性模型用MP命令输入所需参数：　　MP，DENS—密度　　MP，EX—弹性模量；需一值　　MP，NUXY—从泊松比；需一值或　　MP，PRXY—主泊松比；需一值　　MP，GXY—剪切模量;需一值　　当仅给定一个值时其它值将自动定义用EDLCS和EDMP，ORTHO命令定义材料坐标系统如果没有给定材料坐标系统，材料特性将单元的I，J，L节点定义的材料轴保持正交各向异性对于多层复合壳，用TB，COMP命令代替，并作为SHELL163单元实常数给定层性质详细信息参看CompositeDamageModel.　　例题参看OrthopicElasticExample:AluminumOxide.　　各向异性弹性模型　　此种材料的描述需要全弹性矩阵由于其对称性，仅需21种常数这种材料仅对SOLID164单元和PLANE162单元有效　　用MP命令输入密度用TB，ANEL命令以上三角形式输入常数用EDLCS和EDMP，ORTHO命令定义材料方向轴如果没有定义材料坐标系，材料性质将与单元的I、J、L节点所定义的材料轴保持正交各向异性　　MP，DENS—密度　　TB，ANEL　　TBDATA，1，C11，C12，C22，C13，C23，　　C33　　TBDATA，7，C14，C24，C34，C44，C15，C25　　TBDATA，13，C35，C45，C55，C16，C26，C36　　TBDATA，19，C46，C56，C66　　当用户使用TBLIST显示材料类型的数据信息时，这些常数以下三角形式[D]出现而不是上三角形式[C]。

这一矛盾不是计算错误；材料数据已准确传递给LS-DYNA程序　　例题参看,AnisotropicElasticExample:Cadmium　　弹性流体模型　　使用此选项来模拟动态冲击载荷作用下盛满流体的容器可以用MP命令输入密度，用EDMP命令定义材料模型为弹性流体：　　MP，DENS　　EDMP，FLUID，MAT，VAL1　　流体模型要求指定体积模量，可以在上述命令的VAL1域输入除了使用EDMP外，用户也可用MP命令输入弹性模量和泊松比然后程序将计算体积模量如下所示：　　MP，EX　　MP，NUXY　　如果VAL1、EX和NUXY都指定了，VAL1将用作体积模量　　非线性弹性模型　　弹性橡胶模型　　Blatz和ko定义的超弹连续橡胶模型该模型使用第二类　　Piola-Kirchoff应力：　　其中，G—剪切模量，V—相对体积，ν—泊松比，　　量，而—右柯西-格林应变张—Kroneckerdelta用MP命令输入密度和剪切模量　　例题参看,Blatz-KoExample:Rubber　　2Mooney-Rivlin橡胶弹性模型目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。