橡胶类材料大应变硬化的本构关系水.pdfVIP

维普资讯 华 南 理 工 大 学 学 报 (自然 科 学 版 ) 第34卷 第4期 JournalofSouthChinaUniversityofTechnology VO1．34 NO．4 2006年4月 (NaturalScienceEdition) April 2006 文章编号：1000—565X(2006)04-0009-04 橡胶类材料大应变硬化的本构关系水 刘 锋 朱艳峰 李丽娟 黄小清 (1．广东工业大学 建设学院，广东 广州510006；2．华南理工大学 交通学院，广东 广州 510640) 摘 要：橡胶材料具有良好的弹性性能和拉伸能力，为典型的超弹性材料．其在大应变时 常呈现出应力一应变的增强或软化效应，本构关系较复杂．目前，有关橡胶材料大应变硬 化的本构关系实验研究尚属匮乏．文中对橡胶类材料大应变时的硬化现象进行了实验和 理论研究，提出了一种新的应变能函数来描述橡胶材料的本构关系，测定了橡胶材料硬化 时的本构参数，并进行了实验验证．研究结果表明该应变能函数可较好地描述橡胶材料在 大应变时的硬化现象，为进一步研究橡胶材料硬化的本构特性提供了参考依据． 关键词：橡胶材料；大应变；硬化；本构关系 中图分类号：0345 文献标识码：A 橡胶材料 良好的力学性能使它在许多领域起着 伸长时这种本构方程 的力学参数，并通过剪切实验 重要的作用，某些构件就是利用它产生大的弹性变 对该方程进行了验汪． 形来完成某些特殊功能．很多橡胶类材料大应变时 1 橡胶材料的本构试验 呈现出应力一应变的增强或软化效应．本构问题是 研究材料力学性能的基础，橡胶材料针对大应变硬 1．1 试件制作 化现象的本构模型 目前有 neo．Hookean型_1J、Moo． 试件所采用的硫化橡胶、配方及其配比如表 l ney．Rivlin型 等．本构方程中的力学参数主要通过 所示．在 160℃下，保持 10MPa 力，硫化6rain． 试验方法获得；通过实验町以得It{Cauchy应力与主 表 1 试件 方及其配比 伸长率A的关系曲线，用 以验证本构方程的正确 TableI Theprescriptionoftest—pieceandinpartsbymass 性．橡胶材料在大变形条件下的应力、应变分析及有 ％ 关力学参数的测定，还可以为正确设计构件提供有 S ZnO SA 防264 N330 cz TT 用的理论和应用依据 J．目前国内外学者研究本构 1．0 4 2 1．5 3 l+0 0+2 关系大多采用 1943年Treloar的橡胶试验数据 J． 1．2 实验方法及实验数据 但不同的橡胶材料本构参数相差甚远，在大应变时， 1．2．1 简单拉伸试验 针对硬化现象的本构试验几乎没有 J．本文在Moo- (1)试件尺寸 哑铃型试件，单位 mm，如图 1 ney．Rivlin型极限伸长应变能密度函数的基础上，构 所示．规格尺寸符合 GB528—1998标准中的规定， 造了一种新的本构方程，通过拉伸实