橡胶材料超弹性本构模型选取及参数确定概述

2018-07-25陆益民杨咸启吴承伟

橡胶科技 2018年5期

钱胜，陆益民，杨咸启，吴承伟

（1.黄山学院机电工程学院，安徽黄山 245041；2.合肥工业大学机械工程学院，安徽合肥 230009）

橡胶材料具有弹性好和阻尼高等特点，是高性能的阻尼材料，广泛应用于工业、建筑和国防等领域。

在对橡胶材料的深入研究中，一直尝试对其力学行为进行真实描述，但是由于橡胶分子结构和橡胶材料组成比较复杂，橡胶材料及其几何和边界的非线性，而且橡胶材料对于温度、介质、时间、载荷率和应变等因素影响的敏感性，使得建立精确计算橡胶材料力学行为的数学模型十分困难[1]。目前橡胶材料力学行为计算采用比较复杂的数值技术，其计算精度与所使用本构模型正相关。随着计算力学的快速发展和橡胶材料应用的需求增大，将研究出更为精确、实用且能与有限元分析理论融合的本构模型[2]。

橡胶材料一般添加补强体系、防护体系和硫化体系等，硫化后形成三维交联网络结构。在外加载荷作用下，橡胶材料表现出非线性、大变形、超弹性、粘弹性、Payne效应和 Mullins效应等特性，其力学行为异常复杂[3]。研究橡胶材料真实力学行为对于橡胶制品的研制十分重要。如果能根据橡胶材料组分、橡胶制品工作状态和环境，选取合适的橡胶材料超弹性本构模型和获取较为精确的模型参数对橡胶减振制品的减振性能、力学性能以及疲劳寿命研究意义重大。