超彈性材料拉伸壓縮試驗(yàn)詳解
來源：天氏庫力 發(fā)布日期
2020-07-22 瀏覽：
什么是超彈性材料？
超彈性材料在我們的工業(yè)和生活中非常常見，如各類橡膠類產(chǎn)品、合成膠產(chǎn)品，像橡膠分為固體橡膠和泡沫橡膠，它們都是不可壓縮材料，泊松比接近 0.5，作為應(yīng)用這么廣泛的材料在開展有限元分析中自然也非常普遍。這類材料在受力作用下會產(chǎn)生大的應(yīng)變和位移，同時這個過程中材料的體積不發(fā)生變化，而且隨著溫度、加載速率的不同材料自身的本構(gòu)模型也會發(fā)生變化，所以研究起來相對復(fù)雜。本文我們就著重講解一下超彈性材料的拉伸和壓縮試驗(yàn)以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。
拉伸試驗(yàn)
試驗(yàn)開展理論上包括以下方面（如圖1所示）：
Uniaxial tension and compression（單軸拉、壓）
Equibiaxial tension and compression（等雙軸拉、壓）
Planar tension and compression (also known as pure shear)（平面拉、壓）
Volumetric tension and compression（體積拉、壓）
下圖為超彈材料試驗(yàn)的示意圖：
圖1：超彈材料試驗(yàn)的示意圖
但是實(shí)際中，根據(jù)試驗(yàn)的可實(shí)施過程和難度我們在常溫開展單次加載的單軸拉伸、等雙軸拉伸、平面拉伸以及體積壓縮試驗(yàn)，具體各項(xiàng)試驗(yàn)示意圖分別如圖 2~圖 5 所示。
下圖為單軸拉伸實(shí)驗(yàn)示意圖：
圖2：單軸拉伸實(shí)驗(yàn)
下圖為等雙軸拉伸實(shí)驗(yàn)示意圖：
圖3：等雙軸拉伸實(shí)驗(yàn)
下圖為平面拉伸實(shí)驗(yàn)示意圖：
圖4：平面拉伸實(shí)驗(yàn)
下圖為體積壓縮實(shí)驗(yàn)示意圖：
圖5：體積壓縮實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之后我們就可以導(dǎo)入軟件選擇合適的模型進(jìn)行數(shù)據(jù)的擬合，獲得我們想要的參數(shù)進(jìn)而開展對應(yīng)的有限元分析，這里我們采用 ABAQUS 幫助文檔提供的單軸拉伸數(shù)據(jù)擬合獲得曲線圖（選擇 Ogden 模型，N=3），并將擬合系數(shù)填入對應(yīng)模型中，下圖所示擬合結(jié)果，當(dāng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)充分的話則可以分別進(jìn)行擬合獲得更加符合材料真實(shí)結(jié)果的系數(shù)。
下圖為試驗(yàn)數(shù)據(jù)和擬合曲線：
圖6：試驗(yàn)數(shù)據(jù)和擬合曲線
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