含缺陷超弹性薄膜的力学性能分析与仿真

发布时间：2021-10-10 05:11

　　橡胶类薄膜在制造加工过程中,由于材料本身缺陷、加工过程不尽完善等因素会造成其内部含有缺陷（常见缺陷包括刚性夹杂和空洞夹杂）。这种自身缺陷会对橡胶薄膜的力学性能产生不容忽视的影响。而含缺陷橡胶薄膜在航空航天、航海和电器等领域都有着广泛的应用,因此对含缺陷橡胶薄膜进行有限变形分析具有重要理论意义和工程应用价值。本论文基于有限变形理论,从Gent所提出的本构模型出发,考虑不可压缩材料的应变硬化现象,构造了一种新应变能函数。在不可压缩条件下,当n=1时,新的本构模型转化为Gent模型;当n=1,时,新本构模型转化为Neo-Hookean模型。本论文主要包括以下几方面内容:首先,通过对橡胶薄膜在基本载荷（单轴拉伸和双向拉伸）作用下的力学性能分析,验证了所构造的应变能函数对橡胶类超弹性材料表征的可行性。其次,应用所构造的新本构模型,分别对含空洞和刚性夹杂橡胶薄膜的有限变形问题进行了分析,得到了相应的理论解析解,并给出了相应的变形模式,最后讨论了本构参数对橡胶薄膜变形的影响。最后,利用ABAQUS软件提供给用户自定义材料属性的FORTRAN子程序接口,导入了针对于新本构模型而编写的用户子程序,基于此... 

【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABASTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 橡胶材料力学性能的研究意义
    1.3 研究的回顾及现状
        1.3.1 本构理论的概念及原理
        1.3.2 本构理论的发展历史
        1.3.3 含缺陷薄膜的变形分析
    1.4 本论文的主要工作
第二章 有限变形基本理论及描述橡胶类材料的本构方程
    2.1 有限变形理论的基本框架
        2.1.1 变形和运动
        2.1.2 平衡方程
    2.2 本构方程
        2.2.1 基于主不变量的本构方程
        2.2.2 基于主伸长的连续介质力学处理
    2.3 本章小结
第三章 基本载荷作用下超弹性薄膜的有限变形分析
    3.1 新本构方程的提出
        3.1.1 经典本构模型
        3.1.2 新本构方程的建立
    3.2 新本构模型特性讨论
        3.2.1 本构参数限制条件
        3.2.2 对于小变形情形
        3.2.3 单轴拉伸情形
        3.2.4 双轴拉伸情形
    3.3 本章小结
第四章 含缺陷超弹性薄膜的有限变形分析与仿真
    4.1 问题引入
        4.1.1 几何方程
        4.1.2 平衡方程
        4.1.3 本构关系
    4.2 含缺陷超弹性薄膜模型的控制方程
    4.3 解法概述及结果展示
        4.3.1 引入边界条件
        4.3.2 解法详述及步骤
        4.3.3 外载荷对主伸长的影响
        4.3.4 本构参数的变化对模型变形的影响
        4.3.5 本构参数对应力分布的影响
    4.4 含缺陷超弹性薄膜的数值仿真计算
        4.4.1 UHYPER子程序
        4.4.2 ABAQUS中模型的建立
        4.4.3 后处理结果
        4.4.4 椭圆夹杂仿真结果
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 论文的主要研究成果
    5.2 论文展望
参考文献
致谢
攻读学位期间所取得的相关科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]橡胶材料的超弹性本构模型[J]. 李晓芳,杨晓翔.  弹性体. 2005(01)
[2]橡胶类材料大变形本构关系及其有限元方法[J]. 危银涛,杨挺青,杜星文.  固体力学学报. 1999(04)
[3]平面应力不可压缩橡胶薄片的非线性有限元分析[J]. 史守峡.  哈尔滨工程大学学报. 1998(03)
[4]不可压缩超弹性材料的有限元应力分析[J]. 于建华,魏泳涛.  西南交通大学学报. 1998(01)
[5]橡胶有限元分析之研究[J]. 魏泳涛,于建华.  四川联合大学学报(工程科学版). 1997(05)

博士论文
[1]橡胶类材料的分叉问题研究[D]. 王勇.哈尔滨工程大学 2008



本文编号：3427712