基于等轴拉伸试验的丙烯酸橡胶的黏超弹性模型及分析.pdf

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1、2013年1月机床与液压Jan．2013第4l卷第1期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．41No．1DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．01．004基于等轴拉伸试验的丙烯酸橡胶的黏超弹性模型及分析罗华安，赵大旭(1．南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016；2．南京信息职业技术学院机电学院，江苏南京210046；3．浙江农林大学工程学院，浙江临安311300)摘要：丙烯酸橡胶常用来制作电活性聚合物驱动器。基于双轴拉伸试验，提出一种丙烯酸橡胶弹性体的黏超弹性本构模型，运用应变能函数和Prony级数描述弹性体双轴拉伸状态下的大应变时变响应特性

2、。通过拟合双轴拉伸试验数据，得出二阶Odgen超弹性模型参数及三阶Prony级数系数，并运用有限元分析软件ABAQUS对双轴拉伸松弛试验进行仿真分析，验证了该模型的有效性。关键词：等轴拉伸；丙烯酸橡胶；黏超弹性；本构模型中图分类号：TP204：TB332文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)1—011—4ModelingandAnalysisforAcrylicElastomerBasedonEqui-biaxialTensileExperimentLUOHua’an，-．ZHAODaxu(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineerin

3、g，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，NaniingJiangsu210016，China；2．SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingCollegeofInformationTechnology，NanjingJiangsu210046，China；3．SchoolofEngineering，ZhejiangA&FUniversity，Lin’anZhejiang311300，China)Abstract：Ingeneraltheacrylicelastomercanbeus

4、edindielectricel~tomeractuators．Avisco—hyperelasticmodelfortheacrylicel~tomerwasputforwardbasedonequi—biaxialtensileexperiment．Inthiswork，largestrainviscoelasticresponseWasdescribedbyU-singthePronyseriesandthestrainenergypotentia1．Throughfittingofequi-biaxialexperimentaldata，theparametersoftwo—order

5、Od—genhyperelasticmodelandthree—orderPronyserieswereextracted．ThemodelwasvalidatedbysimulatingwiththesoftwareABAQUS．Keywords：Equi-biaxialtension；Acrylicelastomer；Visco—hyperelastic；Constitutivemodel丙烯酸橡胶是一种具有大弹性、高应变能密度的料的超弹性模型公式进行改进，即将公式(Mooney—电活性聚合物，以其为材料制作的驱动器在机器人、Rivlin、Yeoh等)中的参数假设为随时间变化的函机器昆虫、

6、人工假肢、人工机械手等高科技研究领域数-o而得到(非)线性超黏弹性函数，物理意义明受到广泛的关注。丙烯酸橡胶材料的本构关系对其驱确、简单实用，在处理实际工程问题或研究中也得到动器的设计和优化具有重要作用。对超弹性材料，其满意的结果。准线性黏弹性模型基于材料的卷积积储存在材料中的能量(功)仅取决于变形的初始和分部分的时变和形变分量可分离的原理，适合于描述最终状态，并独立于变形(或载荷)路径。因此聚合物的力学反应。上述改进型的超弹性模型公式描述类似超弹性材料的应力应变本构关系的最简便的和准线性模型基本上是基于单轴试验数据进行的分方法往往是借助应变能函数。张淳源等利用弹性析，实际上单轴试验数据和双轴

7、试验数据得出的模型回复对应原理实现了(非)线性黏弹性本构关系与参数是有区别的⋯。作者分析在双轴拉伸条件下丙(非)线性弹性本构关系之间的对应，从而对现实应力(应变)作出预测，在(非)线性黏弹性研究中烯酸橡胶的黏超弹性特征。由于一般ABAQUS等工提供了一种有效途径，并且在小应变黏弹性试验中取程软件在计算复杂的黏弹性力学问题时本构模型采用得较好的效果。标准线性黏弹性模型更适宜在小应变Prony级数来表