超弹性模型
- 中文名
- 超弹性模型
- 外文名
- Hyperelastic model
- 描 述
- 弹性势能函数
- 应 用
- 分析多空材料力学模型
- 学 科
- 物理
目录
- 1模型简介
- 2参数确定
- 3刚度分析
橡胶请篮垫企阀乌类材料的柔软性 、高延展性 、高弹性等特和棵愉谅质以外循谜，还可用来分析材料的多孔隙结构极大拜格跨地影响材料的压缩性劝辨质。在泡沫硅橡胶的结构分析和设计中，需要建立和发展适合的材料模型、本构关系以及考虑有限变形下的非线性弹性的有效数值方法。 [1]
绝缘材料(如软硅树脂、聚丙烯酸橡胶等)，在直流电场作用下会产生大幅度的形变(面积增大，厚度减小)，这种现象被称为麦克斯韦尔应力。由于此类材料变形幅度大(例如软硅树脂的应变可以达到20%～30%，而聚丙烯酸橡胶甚至可以提供更大的应变和能量输出，其线性应变达380%之多)、反应速度快(微秒级)，使得它们具备了作为制作电致动器(Actuators)或者反过来制作传感器(Sensors)的基础材料的可能性，又由于此类材料具有柔软性，因而甚至被视为将来制造人造肌肉的理想材料。
超弹性拟合曲线确定模型参数
表 1 超弹性曲线拟合模型类型超弹性拟合曲线是一个通过输入试验数据用来计算模型材料的力学模型常数的工具，可以通过命令流的方式来实现曲线拟合。输入试验数据，从超弹性模型提供的九个模型中选择一个或数个模型，计算出模型参数，绘制出拟合结果，把这个拟合结果和实验数据进行比较，选出合适描述材料的超弹性模型。
表2 单轴拉伸试验数据研究结论
研究利用连续介质力学理论，采用Mooney－Rivlin模型和Ogden模型推导出了电场活化聚合物(DE)的力学性能公式。根据实验测出的应力T和相应的主变形率 λ 等，可以通过数据拟合获得两种模型公式中的材料常数，从而得到能正确描述电场活化聚合物力学性能的数学模型，用于后续研究和电场活化聚合物致动器、传感器元件的设计。 [2]
图1 橡胶悬置悬置静刚度分析
（1）超弹性材料模型
橡胶这种超弹性材料的力学分析不能像线弹性那样只靠弹性模量和泊松比，而是需通过橡胶试样实验得到材料应力应变数据，通过拟合实验数据得到材料本构模型的系数。描述超弹性材料特征的有效理论之一是基于应变能密度函数的本构理论。
（2）悬置刚度有限元分析
图2 悬置安装结构示意简图
静刚度分析步骤如下：（1）固定悬置的圆盘，将上限位罩下移10mm、铁芯下移2.5mm，到达实际拧紧状态，将悬置的圆盘正、负向分别移动4mm，得到轴向刚度。（2）将上限位罩下移10mm、铁芯下移2.5mm，到达实际拧紧状态，下圆盘径向移动2mm，得到径向刚度。
研究结论
（1）通过建立超弹性模型，分析了橡胶悬置的轴向、径向刚度，与试验结果对比误差较小，能够满足工程应用，为后续悬置优化及应力、应变分析提供依据。
（2）分析了拧紧量与悬置轴向刚度的关系，确定了悬置的最小拧紧量，可为后续改进提高悬置疲劳强度提供依据。 [3]
