本文關(guān)鍵詞：內(nèi)壓作用下橡膠圓管的有限變形分析與數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：橡膠材料是一類具有特殊性質(zhì)的超彈性高分子材料。因為其能承受大變形的特性使得它在很多領(lǐng)域是不可或缺的。橡膠材料在人們的日常生活及汽車、機電、石化、建筑、航空航天等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。因此研究橡膠材料的有限變形問題既有理論意義也有其工程應(yīng)用價值。本文采用有限變形基本理論,對高玉臣提出的本構(gòu)模型進(jìn)行修改,給出了一個新的超彈性本構(gòu)模型。在不可壓縮條件下,當(dāng)n=1,?=1時,新的本構(gòu)模型轉(zhuǎn)化為Mooney模型;當(dāng)n=1,?=0時,新本構(gòu)模型即轉(zhuǎn)化為Neo-Hookean模型。首先,基于修改后的本構(gòu)模型對橡膠材料的單軸拉伸和雙軸拉伸等基本有限變形問題進(jìn)行了分析,分析討論了本構(gòu)參數(shù)n、?對其變形程度的影響,結(jié)果表明本構(gòu)參數(shù)控制了材料的剛度,參數(shù)越大剛度則越大。其次,利用新的本構(gòu)模型討論了內(nèi)壓作用下橡膠圓管的有限變形問題。得出了內(nèi)壓與環(huán)形應(yīng)變之間的關(guān)系,同時也討論了本構(gòu)參數(shù)n、?對此關(guān)系的影響;利用ABAQUS軟件提供給用戶自定義材料屬性的FORTRAN程序接口,編寫了針對于新本構(gòu)模型的用戶子程序,調(diào)用此子程序?qū)ο鹉z圓管進(jìn)行有限元模擬。得到了內(nèi)壓與環(huán)向應(yīng)變之間的關(guān)系及環(huán)向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)變之間的關(guān)系,并將此有限元解與理論解相比較,驗證了理論解的正確性。最后,采用新的本構(gòu)模型,對不可壓縮超彈性橡膠薄膜受內(nèi)壓膨脹的有限變形問題進(jìn)行了分析,得出了內(nèi)壓與主伸長之間的關(guān)系,同樣討論了本構(gòu)參數(shù)n、?對此關(guān)系的影響。結(jié)果顯示本構(gòu)參數(shù)影響了材料的剛度,與前面的結(jié)果是類似的。從而證明了新的本構(gòu)模型對于不同問題的普適性。本文的研究結(jié)果可以為工程類橡膠管的生產(chǎn)與應(yīng)用提供一定的理論參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：有限變形分析 本構(gòu)模型 橡膠圓管 橡膠薄膜 非線性有限元模擬
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ336
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 橡膠圓管有限變形分析的意義和背景9-10
• 1.1.1 橡膠材料的出現(xiàn)及發(fā)展9
• 1.1.2 有限變形分析的出現(xiàn)和發(fā)展9-10
• 1.2 課題的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 超彈性材料本構(gòu)模型的發(fā)展10-11
• 1.2.2 橡膠圓管問題研究回顧11
• 1.2.3 薄膜充氣管問題的研究回顧11-13
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容13-15
• 第二章 有限變形的基本理論及描述橡膠類材料的本構(gòu)方程15-25
• 2.1 有限變形的基本理論15-21
• 2.1.1 變形和運動15-19
• 2.1.2 平衡方程19-21
• 2.2 本構(gòu)方程21-24
• 2.2.1 基于主不變量的本構(gòu)方程21-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 基本載荷作用下橡膠類材料力學(xué)性能研究25-35
• 3.1 新本構(gòu)方程的提出25-27
• 3.1.1 經(jīng)典本構(gòu)模型25-26
• 3.1.2 新本構(gòu)方程的建立26-27
• 3.2 新本構(gòu)模型特性的討論27-33
• 3.2.1 本構(gòu)參數(shù)的限制條件27-28
• 3.2.2 對于小變形情形28
• 3.2.3 單軸拉伸28-31
• 3.2.4 雙軸拉伸31-33
• 3.3 本章小結(jié)33-35
• 第四章 內(nèi)壓作用下橡膠圓管的有限變形分析與數(shù)值模擬35-49
• 4.1 橡膠圓管有限變形分析的基本理論35-41
• 4.1.1 問題的描述35-37
• 4.1.2 平衡方程及解決方法37-39
• 4.1.3 計算結(jié)果39-41
• 4.2 內(nèi)壓作用下橡膠圓管的數(shù)值模擬41-48
• 4.2.1 UHYPER子程序41-42
• 4.2.3 ABAQUS中模型的建立42
• 4.2.4 結(jié)果后處理42-43
• 4.2.5 參數(shù)n對橡膠圓管力學(xué)性能的影響43-46
• 4.2.6 參數(shù)? 對橡膠圓管力學(xué)性能的影響46-48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 第五章 內(nèi)壓作用下橡膠薄膜的有限變形分析49-59
• 5.1 問題的描述49-50
• 5.2 問題的求解過程及結(jié)果50-57
• 5.2.1 環(huán)向平衡50-51
• 5.2.2 軸向平衡51-52
• 5.2.3 計算結(jié)果討論52-57
• 5.3 本章小結(jié)57-59
• 第六章 結(jié)論與展望59-61
• 6.1 論文的研究成果59-60
• 6.2 未來研究的展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65

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本文編號：408238