材料本构关系测试

1、橡胶试验的目的

橡胶材料具有各向同性、不可压缩性、材料非线性材料和大变形等特点,橡胶产品使用过程几乎都会遇到几何非线性、接触非线性问题。所以橡胶材料试验对于橡胶产品的仿真设计具有很大的指导意义。

2、 橡胶材料本构关系理论与测试方法研究——CAE仿真材料参数获取

本公司可以进行超弹本构试验、动态疲劳试验、粘弹试验、Mullins效应试验等,同时可附带温度场、疲劳试验还可附带湿度场等因素。

3. 橡胶超弹本构试验种类(HyperelasticHyperfoam)

要得到橡胶材料的本构关系,密实橡胶需要做单轴拉伸、平面纯剪切拉伸、等双轴拉伸和体积压缩试验,如果是泡沫橡胶需要的是单轴拉伸、平面纯剪切、等双轴拉伸(泡沫材料不好实现可用单轴压缩代替)、简单剪切和体积压缩,这些都是静态或者准静态试验。

————————————————超弹试验——————————————————


4. 橡胶超弹本构试验内容

一般情况下,每项试验,均进行从小到大多个应变水平的拉伸,当试验无法达到目标拉伸倍率时,依据材料可承受最大拉伸倍率进行设置。对于每种材料的单项试验重复不少于三次

试验
项目

1.单轴拉伸试验(Uniaxial Test),UT

2.等双轴拉伸试验(Biaxial Test),BT

3.平面拉伸试验(Planar Test),PT

4.体积压缩试验(Volumetric Test),VC

5.简单剪切试验(泡沫橡胶独有)(Simple Shear Test)

6.单轴压缩(泡沫橡胶独有)(针对无法进行BT试验的材料)

 

7.Mullins试验(Mullins Effect

5、超弹本构试验样品

本试验使用的试样是从对应的橡胶试片上裁切下来的,其中单轴拉伸试样采用国标I型哑铃型试样;平面拉伸试样为矩形试样,150mm×75mm×2mm;等双轴拉伸试样为圆形试样,φ60mm×2mm;体积压缩试样为圆形试样,φ8mm×2mm。试样形状如下表所示:

单轴拉伸试样

等双轴拉伸试

平面拉伸试样

体积压缩

 

 








 正常情况下,一种材料一个温度全套试验需要提供至少5片尺寸为150X150mm的样片。



6、超弹本构试验过程
试验设备主要有万能拉力机、等双轴拉力机、非接触式引申仪、高低温度箱,相关试验夹具、测量工具和裁刀等。
试验过程采用应变控制方式,结合试验机可直接输出应力应变曲线,同时无接触式测量可排除测量工具对试验过程中试样变性的影响。
四种试验图片如下:

7、本构试验数据处理
为排除或减小随机性对试验结果的影响,所有试验均进行三次重复试验,对结果取平均,就可以得到用于本构模型参数拟合的试验输入数据了。


 (a)拉伸试验应力应变                               (b)体积压缩试验应力应变


   (c)三种拉伸试验应力应变