基于实验和数值方法的橡胶材料本构模型分析

李 炼,潘盛山

(大连理工大学 建设工程学部,辽宁 大连 116024)

基于实验和数值方法的橡胶材料本构模型分析

李 炼,潘盛山

(大连理工大学 建设工程学部,辽宁 大连 116024)

为探寻目前用于土木工程减隔震方面的基于唯象理论的Neo-Hookea模型、Mooney-Rivilin模型和Yeoh模型三种橡胶本构模型在有限元分析中的匹配程度,先对橡胶进行静力加载实验,然后通过实验数据处理得到三种本构模型各自的参数,并将三种模型参数分别代入到有限元软件进行分析计算,最后将得到的三种模型下的计算结果与实验数据对比.分析结果表明,在橡胶压缩时,Neo-Hookea模型适用于压应变为0～45%的范围,Mooney-Rivilin模型和Yeoh模型适用于压应变为≥60%的范围.研究对橡胶压缩时如何选择本构模型做出了解答,过程中所采用的研究方法和研究结果也有一定的借鉴意义和实用价值.

橡胶; 本构模型; 加载试验; 有限元模拟; 静态特性; 参数

目前橡胶材料在工程中应用广泛,在建筑材料领域有利用其制成轻质、弹性好、韧性高、抗冲击的橡胶混凝土[1],在结构减隔震领域有利用其超弹性和黏弹性来研发减隔震装置.现如今在结构减隔震领域里,橡胶构件的设计中主要采用一些复杂的数值技术.随着计算力学的发展和橡胶在工程中应用的日渐广泛,需要采用更精确、实用且能与有限元理论相融合的本构模型[2].基于连续介质力学唯象理论,橡胶常用的本构关系模型有N次多项式模型和Ogden模型,通过实验方法获得相……