08 橡胶粘弹性实例(Mechanical)

00 导读

    本文通过一个小例子展示了橡胶材料的粘弹性特性。

01 研究背景

粘弹性是指橡胶材料既具有弹性也具有粘性。由于粘性的影响，橡胶材料在不同应变率下的本构关系是不一样的，如下图所示。

    当材料受载进入稳态后，粘性力会慢慢消退，只剩下弹性力。这种情况下，当固定应力时，应变会变大，和蠕变现象很类似；当固定应变时，应力会降低，和应力松弛现象很类似。蠕变和应力松弛可以认为本质是一样的，但和粘弹性是不一样的。

02 几何模型

   轴对称几何模型如下图所示。

03 材料模型

    中间橡胶材料使用N-H超弹性模型，上下钢板使用结构钢材料。使用Prony Shear模型考虑粘性效应。

04 网格划分

    网格尺寸设为5mm。

05 边界条件

    边界条件如下图所示，固定下板，上板向下移动20mm。

06 接触设置

    接触设置如下图所示，摩擦系数取为0.8。

07 分析设置

    如下图所示，打开大变形，设置两个载荷步。

08 结果

    设置第一个载荷步时长为1e-12s，应力结果如下。

    设置第一个载荷步时长为1e-6s，应力结果如下。

    设置第一个载荷步时长为1s，应力结果如下。

    设置第一个载荷步时长为10s，应力结果如下。

    设置第一个载荷步时长为1e-6s，不考虑粘弹性影响。

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