有限元分析將獲得的橡膠標準件的相關數(shù)據(jù)導入Abaqus軟件擬合了Mooney-Rivlin本構模型特性參數(shù),得C10=0.92640522,C01=-0.25783106
按照國標利用Catia軟件建立啞鈴狀橡膠標準件的三維模型,導入Hypermesh軟件中劃分網(wǎng)格如圖8。
該模型單元數(shù)為1520,節(jié)點數(shù)3456,采用C3DH8實體雜交單元。將劃分好的實體導入Abaqus軟件中進行有限元分析計算得到應力應變關系如圖9。
從圖中可知最大應力為3.490MPa,出現(xiàn)在標距的邊緣,最大位移40mm出現(xiàn)在加載的一端,這與實驗相符。取HTD590-5M標準同步帶膠層的一部分建模,導入Hypermesh軟件中劃分網(wǎng)格如圖。
該膠層試件主要獲取中間去強力線層部分應力應變,拉伸力與位移關系數(shù)據(jù),所以需將中間部分網(wǎng)格細化。該模型單元數(shù)為4370,節(jié)點數(shù)為12438。將劃分好網(wǎng)格的實體導入Abaqus軟件中進行有限元分析計算得到應力應變關系如圖。
從模擬結果可以看出同步帶被拉長時,最大應力2.315MPa出現(xiàn)在去線層邊緣,最大位移也出現(xiàn)在加載端,這與實驗也完全相符。
將橡膠標準件與同步帶膠層試件拉伸實驗與有限元模擬數(shù)據(jù)對比分析如圖12和圖13。
從圖12可以看出位移在20mm以內,實驗數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)較接近;位移在20mm以外,隨著位移的增大,實驗數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)的偏差逐漸增大。所以對于這種氯丁橡膠材料,應變在80%范圍內利用Mooney-Rivlin本構模型來模擬與實際結果相吻合,從而驗證了Mooney-Rivlin本構模型適合小應變范圍內的有限元模擬分析。
從圖13可以看出位移在16mm以內實驗數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)非常接近,位移在16mm~30mm范圍內實驗與模擬數(shù)據(jù)相差逐漸增大,這同樣證實了Mooney-Rivlin本構模型適合應變在80%以內的有限元模擬。
從整體實驗與模擬對比結果看,利用Mooney-Rivlin本構模型進行有限元模擬的結果是可信的。
本文通過單軸拉伸試驗利用Abaqus擬合了Mooney-Rivlin本構模型模中C10、C01參數(shù),并驗證了應變在80%以內,用Mooney-Rivlin本構模型進行有限元分析結果比較真實可信。
應用Catia軟件建模,Hypermesh和Abaqus進行有限元仿真模擬,得到了同步帶膠層部分的應力應變、拉伸力與位移關系,對研究同步帶提供了一種方法,為以后研究同步帶的疲勞強度、膠層與強力層的結合強度鑒定了基礎。
本文將試驗與模擬相結合,通過對比,得到的模擬數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)相吻合,使模擬結果更有說服力,為以后橡膠元件模擬提供了一種思路,降低了產品的研究成本。
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