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超弹性材料拉伸压缩试验详解

返回列表来源:天氏库力 发布日期 2020-07-22 浏览:

什么是超弹性材料?
超弹性材料在我们的工业和生活中非常常见,如各类橡胶类产品、合成胶产品,像橡胶分为固体橡胶和泡沫橡胶,它们都是不可压缩材料,泊松比接近 0.5,作为应用这么广泛的材料在开展有限元分析中自然也非常普遍。这类材料在受力作用下会产生大的应变和位移,同时这个过程中材料的体积不发生变化,而且随着温度、加载速率的不同材料自身的本构模型也会发生变化,所以研究起来相对复杂。本文我们就着重讲解一下超弹性材料的拉伸和压缩试验以及试验数据的处理方法。

拉伸试验

试验开展理论上包括以下方面(如图1所示):
Uniaxial tension and compression(单轴拉、压)
Equibiaxial tension and compression(等双轴拉、压)
Planar tension and compression (also known as pure shear)(平面拉、压)
Volumetric tension and compression(体积拉、压)
 
下图为超弹材料试验的示意图:
图1:超弹材料试验的示意图
图1:
超弹材料试验的示意图
 
但是实际中,根据试验的可实施过程和难度我们在常温开展单次加载的单轴拉伸、等双轴拉伸、平面拉伸以及体积压缩试验,具体各项试验示意图分别如图 2~图 5 所示。
 
下图为单轴拉伸实验示意图:
图2:单轴拉伸实验
图2:
单轴拉伸实验
 
下图为等双轴拉伸实验示意图:
图3:等双轴拉伸实验
图3:
等双轴拉伸实验

 
下图为平面拉伸实验示意图:
图4:平面拉伸实验
图4:
平面拉伸实验
 
下图为体积压缩实验示意图:
图5:体积压缩实验
图5:
体积压缩实验
 
实验数据处理
获取实验数据之后我们就可以导入软件选择合适的模型进行数据的拟合,获得我们想要的参数进而开展对应的有限元分析,这里我们采用 ABAQUS 帮助文档提供的单轴拉伸数据拟合获得曲线图(选择 Ogden 模型,N=3),并将拟合系数填入对应模型中,下图所示拟合结果,当实验数据充分的话则可以分别进行拟合获得更加符合材料真实结果的系数。

下图为试验数据和拟合曲线:

 
图6:试验数据和拟合曲线
图6:试验数据和拟合曲线

 

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【本文标签】:超弹性材料拉伸试验,超弹性材料压缩试验

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