Abaqus材料属性定义:线性粘弹性与频域粘弹性

频域粘弹性材料模型:

描述了由“粘性”(内部阻尼)效应引起的耗散损失必须在频域中建模的材料在小稳态谐波振荡中的频率相关材料行为;

假设在多轴应力状态下,剪切(偏差)和体积行为是独立的;

可用于大应变问题;

只能与线弹性行为、类橡胶材料的超弹性行为和弹性泡沫中的超弹性行为结合使用,以定义材料的长期弹性性能;

可结合弹性损伤垫圈行为( elastic-damage gasket behavior)定义垫圈单元的有效厚度方向储能和损耗模量;

仅在直接解稳态动力学分析(Direct-solution steady-state dynamic analysis)、基于子空间的稳态动力学分析(Subspace-based steady-state dynamic analysis)、固有频率提取分析(Natural frequency extraction)和复特征值提取分析(Complex eigenvalue extraction)时可用。


   频域粘弹性的定义
 


1. Abaqus粘弹性材料属性的定义

频域粘弹性材料模型描述了频率相关的材料在小的,稳态谐波振荡中的行为。由内部阻尼效应引起的耗散损耗必须在频域中建模。

通过给出g*和k*(可压缩材料)的实部和虚部作为频率的函数来定义材料行为的耗散部分。可以用以下三种方式之一定义:

①通过幂律形式,②通过表格输入,③剪切模量和体松弛模量的prony级数表达式(方法类似于时域粘弹性的定义);


   确定粘弹性材料参数的方式
 

1.1 Formula:用幂律公式定义频率依赖性。


   幂律公式
 

g1*real = g1∗ 的实部

g1*imag = g1∗ 的虚部

a 参数

k1*real = k1∗ 的实部

k1*imag = k1∗ 的虚部   如果材料不可压缩,则忽略此值。

b 参数 如果材料不可压缩,则忽略此值。

材料定义时,通过对实验数据进行最小二乘法拟合得到上述各参数?


   Formula指定
 

1.2 Tabular:用表格形式定义频率响应。给出ωg*和ωk*的实部和虚部,其中ω为角频率。并在Type中选择类型( Isotropic和Traction ),在Preload中选择预载荷的类型(Uniaxial,Volumetric,Uniaxial and Volumetric ,None )

Isotropic:各向同性。基于连续介质材料特性建模。

Traction:定义有效厚度方向垫片属性。此选项仅支持其行为直接使用垫片行为模型建模的垫圈单元。

Uniaxial:材料属性对应于单轴测试。

Volumetric:材料属性对应于体积测试。此设置不能用于定义有效厚度方向垫片属性。

Uniaxial and Volumetric:材料属性对应于单轴测试和体积测试;此设置不能用于定义有效厚度方向垫片属性。

None:不指定预加载参数。


   Tabular指定
 

Omega g* real = ωg∗实部 = Gℓ/G∞;

Omega g* imag = ωg∗虚部 = 1-Gs/G∞;

Omega k* real = ωk∗实部 = Kℓ/K∞;如果材料不可压缩,则忽略此值。

Omega k* imag = ωk∗虚部 = 1-Ks/K∞; 如果材料不可压缩,则忽略此值。

Frequency = 频率 f, in cycles per time.

对于大应变粘弹性,Abaqus允许从单轴和体积测试中直接指定存储和损失模量。当粘弹性特性在预应变水平上的独立性假设过于严格时,可以使用这种方法。


   Tabular指定
 

Loss Modulus: 单轴或体积测试的损耗模量;

Storage Modulus:单轴或体积测试的储能模量;

Uniaxial Strain:单轴名义应变;

Volume Ratio:体积比,J (当前体积/原体积);


   Tabular指定
   

Normalized Loss Modulus = ωk∗实部 = Kℓ/K∞;用于无预紧力的厚度方向垫片性能。

Normalized Shear Modulus = ωk∗虚部 = 1-Ks/K∞; 用于无预紧力的厚度方向垫片性能。

1.3 Prony:使Abaqus从无量纲剪切和体松弛模量的时域prony级数计算频率依赖性。


   Prony级数指定
 

1.4 Creep test data:使Abaqus根据蠕变试验数据计算prony级数中的参数。如果选择此选项,则必须在“测试数据编辑器”中输入剪切测试数据 和/或 体积测试数据。同时,需要指定prony级数的最大项和允许平均均方根误差。


   蠕变测试数据指定
 

1.5 Relaxation test data:使Abaqus从松弛测试数据中计算prony级数参数。如果选择此选项,则必须在“测试数据编辑器”中输入剪切测试数据 和/或 体积测试数据。同时,需要指定prony级数的最大项和允许平均均方根误差。


   应力松弛数据指定
 

1.6 温度相关的频域粘弹性:与时域粘弹性定义相同。

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