橡胶材料本构理论详解与应用

橡胶材料简介和本构理论背景

橡胶材料作为一种高分子非线性材料,具有强弹性、大变形的特性,且柔软性、耐磨性、绝缘性和阻隔性都十分优良,能满足很大范围的使用要求,尤其在工程上的应用非常广泛。特别是橡胶的硫化和添加剂的使用提高了材料的机械和物理性能,使得它拥有更多的应用领域,广泛应用于承载结构轴承、密封件、吸收震动的衬垫、连接器和轮胎等，具有更重要的商业意义。

由于橡胶材料复杂的分子特性以及材料和几何的双重非线性,且这种材料对于温度、周围的介质、应变随时间的变化、载荷率和应变量等的作用和影响十分敏感 ,这使得建立精确的数学模型更加困难，也使得橡胶材料本构模型呈现多样性和局限性，所以对于橡胶材料本构模型的研究更是任重而道远。

近年来，随着计算力学的飞速发展,特别是有限元分析的发展,使得三维大应变分析成为复杂弹性体产品的设计生产过程中不可缺少的一部分,同时对橡胶弹性本构模型提出了更苛刻的评价标准,促使橡胶材料的弹性本构模型更进一步发展。

一般从下列三个主要方面对橡胶材料复杂的高度非线性行为来进行研究:

1.在静载作用下的非线性弹性行为 ;

2.在循环载荷作用下的粘弹性行为 ;

3.在预应力作用后表现的应力软化现象,即Mullins 效应 。

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