abaqus橡胶热仿真

核心摘要及方法创新分析

本文主要探讨了减振橡胶疲劳黏滞生热的仿真分析，采用有限元方法对橡胶材料的动态损耗模量、黏滞生热率与温度、载荷频率及应变幅值的关系进行了深入研究。通过实验数据和理论分析，建立了橡胶材料的超弹性本构模型及动态损耗模量的温度、频率和应变幅值关系模型。同时，文章通过开发了特定的Fortran子程序，实现对橡胶材料及减振元件在特定加载路径下的温度场分布及黏滞生热率的计算。基于此，文章提出了一种基于自热温升的新型疲劳模型，用以快速评估橡胶结构的疲劳性能，这一方法在现有疲劳分析理论的基础上，贡献了新的评估逻辑。

研究内容与方案设计


1. 研究背景




减振橡胶作为汽车、航空等行业的关键构件，其使用状态直接关系到设备的高效能和安全性。在实际应用中，减振材料承受的动态载荷、温度波动以及长时间工作的老化，会导致材料性能的减退。因此，深入研究橡胶材料在复杂环境下的黏滞生热与疲劳特性，对于提高产品可靠性，延长使用寿命有着重要意义。

2. 研究内容和方案


本文从三个主要方面进行研究：


1. 炭黑填充橡胶的超弹性本构模型的建立；

2. 橡胶疲劳黏滞生热的试验与理论分析，涵盖黏滞耗能率与损耗模量关系、损耗模量与频率应变幅值以及温度关系的探索；

3. 仿真分析，通过有限元方法构建模型，模拟材料在不同负载条件下的温升和生热过程，并预估其疲劳特性。

3. 试验与理论分析

采用单轴拉伸(ST)、平面拉伸(PT)和等双轴拉伸(ET)实验，结合Ogden本构模型拟合材料参数，定量描述橡胶材料动态损耗模量随温度、载荷频率和应变幅值的变化关系。进一步分析得到生热率、温度、载荷频率和应变幅值之间的函数关系，并编写Fortran子程序进行计算。

4. 有限元分析与仿真

构建有限元模型和分析流程，通过子程序设计进行温度场和黏滞生热率模拟。针对传热耦合分析，提出了一种结合应力状态与温度变化的疲劳评估方法，有效预测结构疲劳寿命。

5. 基于自热温升的橡胶疲劳仿真

提出一种基于自热温升的快速疲劳寿命评估模型，将最大主应变的概念改用稳态温升进行描述，为快速评估橡胶结构疲劳性能提供新思路，在传统功率律模型基础上一创新。

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