低温环境下橡胶材料超弹性本构模型探究橡胶材料作为一种高分子材料,由于具有很多良好的化学和物理性能,在飞机、汽车、电子、船舶及建筑物中使用广泛,常被作为减震部件和吸能材料来使用,有着很重要的工程实用价值。

研究表明,橡胶作为一种超弹性材料,它的力学性能对温度影响比较敏感,特别是在低温状态下,其优越的力学性能必将受到很大影响或者将失去高弹性从而丧失其使用价值。

所以研究橡胶材料及其制品在低温下的力学性能具有非常重要的理论意义和实际价值。

人们一般用超弹性理论来描述橡胶的力学性能。

橡胶材料具有材料、几何的双重非线性,同时又有非常复杂的分子特性,这使得要建立精确的数学模型描述其力学性能更加困难。

目前复杂的数值技术已逐步成为评价橡胶制品力学性能的主要手段。

然而数值分析时所选用本构模型的好坏决定了计算结果的准确与否,不同的本构模型计算精度不同,表征橡胶材料的力学性能也不同。

本论文通过低温环境下单轴拉伸实验得到的数据,利用两种不同的拟合工具拟合并比对得到模型材料参数。

讨论了Mooney-Rivlin模型和Yeoh模型在低温条件下对该橡胶材料的适用性,并将其对应的材料参数拟合为温度的函数,优化了低温环境下使用
Mooney-Rivlin和Yeoh模型的仿真分析。

同时运用LS-DYNA建立了橡胶减震组件准确的有限元模型。

在分离式Hopkinson压杆实验的基础上,对弹载器的减震装置进行了SHPB 环境下有限元模拟分析,主要评估了低温环境下受高速冲击荷载橡胶减震组件的减载特性,为低温环境下弹载光学器件的抗高过载设计提供了有益参考。