[发明专利]氢化丁腈橡胶在不同环境下本构模型参数求解方法

说明书

本发明提供一种氢化丁腈橡胶在不同环境下本构模型参数求解方法，包括：步骤1，通过橡胶拉伸试件的准静态弹性特性试验获取氢化丁腈橡胶材料在不同工作环境下的超弹性应力‑应变关系，进行氢化丁腈橡胶材料超弹性本构关系的拟合；步骤2，根据C₀₁和C₁₀比值与温度变化之间的规律，得到氢化丁腈橡胶两参数本构模型比值C₀₁/C₁₀随温度变化公式；步骤3，将所有弹性模量数据通过拟合得到氢化丁腈橡胶弹性模量E随温度和老化时间变化公式；步骤4，求解确定氢化丁腈橡胶两参数本构模型参数C₁₀、C₀₁。该氢化丁腈橡胶在不同环境下本构模型参数求解方法避免了繁杂的测试或曲线拟合确定其参数的过程。

技术领域

本发明涉及材料分析技术领域，特别是涉及到一种氢化丁腈橡胶在不同环境下本构模型参数求解方法。

背景技术

近年来，随着大型商业有限元分析软件，像MARC的出现，使得工程设计人员对弹性体构件的有限元分析变成现实。从那时起，其他的有限元分析软件，像ANSYS和ABAQUS也加入一些用于分析弹性体类材料的程序。有限元分析法的可靠性已经被许多有限元软件的开发者所证实。

随着计算机性能的提高以及大型非线性有限元软件的发展，为橡胶制品的工程模拟提供了广阔的发展前景。利用大型非线性有限元软件，从事轮胎、空气弹簧及密封件等的研究越来越多，但由于橡胶本构关系的非线性化，以及橡胶制品在应用时的大变形、接触非线性边界条件，使其工程模拟变得非常困难。模拟结果的准确性，与对所研究问题的简化程度，采用的橡胶本构关系模型以及该模型中材料常数测试的准确性有密切关系。为此，本发明以橡胶中常用的Mooney-Rivlin模型为例，对一种氢化丁腈橡胶在不同环境下本构模型参数(Rivlin系数)的确定做了探讨。

确定弹性体材料的非线性特性是困难的，但基于应变能密度用于大弹性变形的几种本构理论已经发展起来，并已用于超弹性材料。这些本构方程主要有2类:第1类认为应变能密度是主应变不变量的一个多项式函数。当材料是不可压缩时，这个材料模型通常被称作Rivlin材料。如果仅仅一次项被采用，模型被称为Mooney-Rivlin材料。第2类认为应变能密度是3个主伸长率的独立函数。如Ogden，Peng和Peng-Landel材料模型。

在弹性体非线性有限元分析中，Mooney-Rivlin应变能函数是广泛应用的本构关系，目前主要通过测试或曲线拟合试验数据的方法获得橡胶本构模型参数，但此方法只能求得某一特定温度下的参数，忽略了高温老化对其参数的影响，若要获得不同环境下的所有本构模型参数，还需做大量试验。为此我们发明了一种新的氢化丁腈橡胶在不同环境下本构模型参数求解方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种根据氢化丁腈橡胶不同工作环境下的弹性模量，结合C₁₀与C₀₁比值通过公式分别求解出C₁₀与C₀₁的氢化丁腈橡胶在不同环境下本构模型参数求解方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：氢化丁腈橡胶在不同环境下本构模型参数求解方法，该氢化丁腈橡胶在不同环境下本构模型参数求解方法包括：步骤1，通过橡胶拉伸试件的准静态弹性特性试验获取氢化丁腈橡胶材料在不同工作环境下的超弹性应力-应变关系，进行氢化丁腈橡胶材料超弹性本构关系的拟合；步骤2，根据C₀₁和C₁₀比值与温度变化之间的规律，得到氢化丁腈橡胶两参数本构模型比值C₀₁/C₁₀随温度变化公式；步骤3，将所有弹性模量数据通过拟合得到氢化丁腈橡胶弹性模量E随温度和老化时间变化公式；步骤4，求解确定氢化丁腈橡胶两参数本构模型参数C₁₀、C₀₁。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：