摘要：随着三维机织物逐渐广泛应用在航空发动机叶片、机匣等复杂曲面结构的制造方面,预测三维碳纤维机织物在曲面结构制造的预成形过程中的复杂变形行为对提升纤维结构的成形质量具有重要意义。基于连续介质力学理论,本文提出一种各向异性超弹性本构模型描述三维机织物在成形过程中由于大变形所引起的各向异性力学变形行为。通过三维机织物的变形试验,建立了应变能密度函数,获取了三维机织物材料参数,并通过偏轴拉伸、半球冲压预成形有限元仿真与试验对比,验证了本文提出的超弹性本构模型的有效性。超弹性本构模型的提出可对三维机织物成形的有限元仿真模型与成形工艺优化设计起指导作用。

摘要：针对氟硅橡胶(FSR)材料超弹性力学参数匮乏问题,对其进行单轴拉伸(ST)、平面拉伸(PT)和等效等轴拉伸(ET)3种基础力学试验,采用5种超弹性本构模型拟合试验数据并对比拟合效果。结果表明:同时考虑拟合优度(R^(2))和均方根误差(RMSE)两方面,5种超弹性本构模型中Yeoh(N=3)模型对3种拉伸试验数据拟合效果最佳;纳入相对偏差后,Yeoh(N=3)模型仍能表现出优异的拟合效果。该工作对超弹性本构模型的选取和模拟橡胶材料的应力-应变关系具有重要参考意义,可应用于材料制备、特性预测、结构设计和多尺度模拟等方面。

摘要：通过对Mooney-Rivlin本构和Ogden本构进行研究,得出2种典型超弹性本构模型在辅助隔震橡胶支座设计分析中的适用性,并对2种本构模型进行隔震橡胶支座竖向刚度和水平刚度模拟。结果表明:工程应变小于1.33时可选择Mooney-Rivlin本构模型;工程应变在1.33与4之间可选择Ogden本构模型;Mooney-Rivlin本构模拟隔震橡胶支座的竖向压缩与Ogden本构模拟隔震橡胶支座水平剪切刚度均与试验结果吻合较好。

摘要：氢燃料电池(PEMFC)是清洁和可再生能源的重要发展目标,其内部密封系统的可靠性设计直接影响了整个燃料电池的长期稳定运行。因此,设计并制备了满足PEMFC密封要求的含固、液2种类型三元乙丙橡胶的复合密封材料。基于该复合材料的制备,采用自主开发的软件筛选出3种高精度的超弹性本构方程。采用有限元方法计算构建的PEMFC单电池模型的接触压力,得到了更合理的Lambert-Diani-Rey超弹性本构模型。另外,提出了4种截面形状的密封结构,压力分布规律表明,圆角梯形截面密封结构具有明显优势。利用正交试验设计筛选出圆角梯形截面密封件底边长度与倒角尺寸分别为2.4 mm×0.9 mm,同时满足密封和最大平均接触应力要求。

摘要：将优化算法与有限元仿真分析相结合可以对橡胶的材料参数进行反求,该方法基于一款叠层橡胶弹簧的试验数据,并选用Mooney-Rivlin超弹性本构模型。在参数反求的过程中,为解决传统遗传算法出现的早熟、稳定性差以及收敛速度慢的问题,将编码方式改为实数编码,并在算法中引入精英保留策略和自适应的交叉与变异概率。将根据改进遗传算法反求得到的刚度特性曲线与试验结果进行对比,发现二者具有很好的一致性,表明通过反求得到的材料参数能准确地对橡胶材料的力学性能进行描述。

摘要：选用邵氏硬度为70和75的2组Mooney-Rivlin橡胶超弹性本构模型参数对剪切型轨道减振器垂向刚度进行仿真分析,得到2组参数的仿真结果与实测结果之间的误差分别为9.46%和14.43%,表明本构模型参数的选取对于仿真结果的精确度影响较大,需要进行参数优化。通过最小二乘法建立模型参数与橡胶硬度之间的函数关系,在橡胶硬度70~75之间取参数C10和C01各4个水平,设计2因子4水平的正交试验。通过正交试验法对轨道减振器垂向刚度进行仿真分析,得到了优化后的参数C10 = 0.707,C01 = 0.165。其仿真结果与实测结果之间的误差仅为1.01%,有效提高了仿真结果的精确度。

摘要：为获得驻留-伸缩式胃肠道微型机器人的主要设计参数范围,采用超弹性应力-应变本构方程描述肠道的生物力学特性,推导了驻留-伸缩式胃肠道微型机器人的临界步距模型.针对伸缩机构,根据临界步距模型中的速度-阻力关系系数,设计了光滑外壁的单舱体机器人模型实验,采用不同直径的离体肠道进行测试;为获取驻留机构设计参数,采用足模型测试了同一直径下不同足伸出长度的驻留力.将获得的机器人参数返回到数学模型中,导出了若干机器人设计准则.最后采用机器人样机的离体实验,验证了临界步距模型的有效性.

摘要：硅橡胶减振器是常用的电子设备减振装置。在结构设计阶段,有限元动力学分析是预测减振效果的重要手段。本文以带硅橡胶减振器的电子设备为研究对象,首先根据单轴压缩实验确定了硅橡胶Mooney-Rivlin超弹性本构模型的材料参数;其次基于***/Nastran有限元分析软件建立了硅橡胶减振器的非线性有限元模型,通过频率响应分析得到了电子设备的动态特性,并与振动实验结果进行对比研究,结果发现分析结果与实验数据具有较好的一致性,表明非线性有限元模型的准确性;最后在此基础上进行了随机振动分析,验证了硅橡胶减振器的减振效果。本文所提方法可用于类似硅橡胶减振器结构形式的设计计算以及优化设计。

摘要：利用Abaqus中不同的超弹性本构模型对橡胶材料试验数据进行拟合,在此基础上选择合适的本构模型,然后分析手性蜂窝覆盖层的水下非接触性爆炸动响应特点,并研究主要设计参数包括高度、镂空率和面板材料对抗冲击性能的影响。研究结果表明,随着高度、镂空率和面板材料波阻抗的增加,覆盖层的抗冲击性能和缓冲性能得到提高。对该覆盖层的水下爆炸抗冲击防护机理、性能的认识和结构形式的进一步优化设计提供参考。

摘要：针对车辆装备服役环境特点,研究了某型车辆车门在深水压力作用驾驶车门的密封性。首先根据车门几何特点建立有限元建模,对于密封条模型,为了求解的收敛性,采用高效的分段建模方法,然后采用CAE软件对其进行了有限元非线性分析,得到了车门及橡胶密封条变形和应力值。研究结果表明:在车门顶部水压较小的地方,橡胶的密封性受水压影响较小,而在车门底部,水压较大的地方,接触状态变化明显,对密封性影响较大。该研究结果可作为密封条产品设计的参考依据,并为后续研发人员开发车门密封系统提供了一定的帮助。