在ABAQUS/CAE 的Property 功能模塊中可以定義材料、截面屬性 (section)、梁截面形狀 (profile)、彈簧和阻尼器等。本章將介紹 Property 功能模塊中一些常見問題的解決方法包括超彈性材料、截面屬性、梁截面形狀和梁橫截面方位 (beam orientation)等。關(guān)于塑性材料的知識(shí)，將在本書第 17 章“彈塑性分析中的常見問題”中重點(diǎn)介紹。

ABAQUS/CAE 6.7版本中新增了創(chuàng)建多層復(fù)合材料(composite layup)的功能詳見ABAQUS6.7幫助文檔《ABAOUS/CAE Users Manual》 第12.12節(jié)“Creating and editing composite layups”。

超彈性材料

[常見問題4-1]

如何在 ABAQUS/CAE中定義橡膠的超彈性 (hyperelasticity) 材料數(shù)據(jù)?

[解答]

橡膠材料是彈性的 (卸載后沒有殘余應(yīng)變)，但應(yīng)力-應(yīng)變曲線不是線性的，即所謂的“超彈性”。ABAQUS 6.7 幫助文檔《Getting Started with ABAQUS: Interactive Edition》第10.6節(jié)“Hyperelasticity”介紹了超彈性的基本知識(shí)，第10.7 節(jié)“Example:axisymmetric

mount”給出了一個(gè)橡膠材料模型的實(shí)例。

在ABAOUS/CAE中定義超彈性材料數(shù)據(jù)的一個(gè)簡(jiǎn)便方法是:在 Property 功能模塊中提供超彈性材料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，ABAOUS 會(huì)采用最小二乘法自動(dòng)計(jì)算各個(gè)常數(shù) (如圖4-1 所)ABAOUS/CAE允許輸入下列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):

1)單軸拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn) (uniaxial tension/compression test data)。

2)等雙軸拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn)(biaxial tension/compression test data)

3)平面拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn)(驗(yàn)純剪行為)(planar tension/compression test data)

4)體積拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn)( volumetric tension/compression test data)

[相關(guān)知識(shí)]

關(guān)于 ABAQUS 中的超彈性材料，還應(yīng)注意以下問題:

1) 材料行為是彈性的、各向同性的。

2)分析過程中必須考慮幾何非線性效應(yīng)(設(shè)置 NIgeom 為ON)。

3)對(duì)于 ABAOUS/Standard 分析，默認(rèn)情況下假定超彈性材料是不可壓縮的(泊松比V=0.5);對(duì)于 ABAOUS/Explicit 分析，默認(rèn)情況下，假定超彈性材料是接近不可壓縮的 (泊松比v>0.475)。

4)ABAQUS 采用應(yīng)變勢(shì)能 (strain energy potential) 來描述超彈性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)

系，而不是采用彈性模量 E或泊松比”。

5) 對(duì)于根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定的超彈性材料模型，當(dāng)應(yīng)變值達(dá)到一定程度(變形較大時(shí)，計(jì)算過程可能不穩(wěn)定。ABAQUS 通過穩(wěn)定性檢查來確定可能出現(xiàn)不穩(wěn)定的應(yīng)變值大小并在 DAT 文件中給出相應(yīng)的警告信息。

關(guān)于超彈性材料的詳細(xì)介紹，請(qǐng)參見 ABAOUS 67 幫助文檔《ABAQUS Analysis User’sManual》第17.5節(jié)“Hyperelasticity”