本构模型与材料参数的不确定性对橡胶复合材料力学性能的影响分析

发布时间：2020-12-31 04:43

　　本文利用不同应变能函数、不同试验条件得到的橡胶材料常数和本构模型对颗粒增强橡胶、短纤维增强橡胶复合材料和橡胶混凝土材料的力学性能展开试验调查和数值模拟研究,分析橡胶本构模型与材料参数的不确定性对橡胶复合材料有效力学性能的影响程度;讨论橡胶材料分别作为基体和增强相在复合材料补强增韧方面的作用,为橡胶复合材料的广泛应用提供理论依据。首先从连续介质力学出发,总结橡胶材料应变能函数的选取原则和橡胶材料超弹性本构方程的建立方法,分析用不同应变能函数建立橡胶本构模型的利弊,探究本构模型与材料参数的不确定性对橡胶材料有效力学性能的影响程度,为正确选择橡胶类复合材料的应变能函数提供依据。第二,建立陶瓷颗粒增强橡胶复合材料的有限元模型,利用广义虎克定律、应变能法、Mori-Tanaka法、Halpin-Tsai法、修正的Halpin-Tsai法和均质化法六种方法研究陶瓷颗粒增强橡胶复合材料中陶瓷颗粒的半径、百分比、弹性模量等参数变化对复合材料有效力学性能的影响,结果表明修正的Halpin-Tsai法综合考虑经典理论与有限元法的优势,均质化法通过统计平均克服有限元计算中的累积误差,两种方法的结果具有更高的... 

【文章来源】：佛山科学技术学院广东省

【文章页数】：129 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

研究路线图

2.3.1 模型材料常数确定方法为完整表述橡胶超弹性材料模型理论，需要 6 种纯应变状态的力学实验：单轴拉伸、单轴压缩、等双轴拉伸、等双轴压缩、平面拉伸、平面压缩，但是由于橡胶的不可压缩特性，有三组理论存在应力状态等效情况，所以只需要 3 种基本力学实验：单轴拉伸、等双轴拉伸、剪切（平面拉伸）或者等效的单轴压缩、等双轴压缩、剪切（平面压缩）[132]。试验具体操作步骤参见文献[10]。目前同时进行上述试验的研究单位较少，而一种试验往往不能完全描述材料所有力学性能，故本文参考文献[8]通过测试某橡胶的单轴拉伸、剪切和等双轴拉伸试验数据（图 2-1）。一般文献中提出的确定常数的做法是通过橡胶试验的应力-应变图进行直线拟合，通过斜率和截距确定常数，这种拟合方法误差比较大。本章借助 Ansys 进行试验曲线与应变能函数的拟合[126]，根据两曲线的吻合程度确定材料常数，拟合结果如图 2-2 到 2-4 所示。

剪切试验各模型拟合图


本文编号：2948987