两种单元来说,不可压缩超弹性材料选项也是可用的,但只限于2项 Mooney-Rivlin 公式,通常应使用HYPER56、HYPER58、HYPER74、HYPER158(而不是 HYPER84 或 HYPER86)来计算所有的不可压缩超弹性材料。
用超弹性单元作分析时可能对载荷施加的快慢很敏感。在大多数情况下,应缓慢地施加载荷,以避免在收敛过程中,使单元发生过度变形。求解过程中所遇到的每一个问题,都可能是独特的,需要特殊考虑。在加载过程中的不同时间点有时会发生分叉解问题,亦即两个或多个不同的几何外形都具有相同的最小势能,此时可用具有二分的自动时间步长功能[ AUTOTS ,ON]来尽量避免之。 4.3.3 超弹分析实例
shell181采用Mooey-Rivlin超弹性选项
确定Mooney-Rivlin常数的过程
公开文献中通常查不到超弹材料的Mooney-Rivlin常数,因此, Mooney-Rivlin常数系列主要依据实验应力与应变数据导出。
对于超弹材料,通过简单变形测试数据能精确地得到Mooney-Rivlin常数特性。ANSYS程序能从实验数据确定Mooney-Rivlin常数。
测试数据可以由下述六种测试的一种或几种中得出: 单轴拉伸 单轴压缩 等双轴拉伸 等双轴压缩
平面拉伸 (剪切) 平面压缩 (剪切)
确定和应用Mooney-Rivlin常数的GUI过程有四个主要步骤:
1. 定义应力和应变数组 2. 填充应力和应变数组 3. 计算Mooney-Rivlin常数
4. 评价Mooney-Rivlin常数质量
填充应力和应变数组
应力和应变数据需要输入工程应力值和工程应变值。 数组的每列表示一个特定测试类型,如下表所示:
数列 第1列 第2列 第3列 测试类型 单轴拉伸和/或单轴压缩 等双轴拉伸和/或等双轴压缩 剪切(平面拉伸和/或压缩) 填充应力和应变数组
注意应力和应变数组的列与变形模式不是1:1 对应,由表中确定测试数据和每个数列的对应关系。
若没有足够的数据填充所有3个数列,必须保持无数据列的空白。
在ansys的material mdel->Elastic->Hyperelastic->curve fitting, 输入应力应变曲线后,点击对话框下面的Next,在对话框的左侧有一个列表,你可以看到Experients下面是你刚输入的曲线,点击下面的Curve fits后选择Hyperelastic下面的模型中的一个,比如M-R,然后点击右下角的solve就可以了。 计算Mooney-Rivlin常数
Preprocessor > Material Props > Mooney-Rivlin > Calculate Constants
执行GUI函数来计算Mooney-Rivlin常数(见下一幻灯片)。
*MOONEY函数将生成 Mooney-Rivlin 常数并将其储存于3个位置:数据库、CONST数组和指定文件(缺省为jobname.tb文件)。
评价Mooney-Rivlin常数质量
输出窗口出现下述信息:
FOLLOWING TEST DATA TYPES HAVE BEEN SPECIFIED FOR COMPUTING 5 TERM MOONEY-RIVLIN SERIES
TYPE OF TEST DATA # OF DATA POINTS ----------------- ----------------
UNIAXIAL 9 EQUIBIAXIAL 0 SHEAR 15
ROOT MEAN SQUARE (RMS) ERROR AND COEFFICIENT OF DETERMINATION (COD) FOR 2, 5 AND 9 TERM SERIES
# OF TERMS COEFFICIENTS COMPUTED RMS ERROR (%) COD ---------- --------------------- ------------- ------
2 C10,C01 0.1496E+02 1.0000 5 C10,C01,C20,C11,C02 0.9439E+01 1.0000 9 C10,C01,C20,C11,C02, 0.7240E+01 1.0000 评价Mooney-Rivlin常数质量
输出窗口出现下述信息(续):
The user has chosen 5 term series for which the following constants have been computed
C10 = -0.547267E+00
C01 = 0.699294E+00 C20 = 0.165070E+01 C11 = -0.249608E+01 C02 = 0.845377E+00
*** WARNING *** C02 IS NON-NEGATIVE. *** CHECK RESULTS CAREFULLY *** 评价Mooney-Rivlin常数质量
均方根误差(RMS 误差)和相关系数(COD)是曲线拟合质量的统计评价。以百分数表示的均方根误差应接近于零,相关系数要小于并接近于1(通常大于0.99或更好)。
如果计算Mooney-Rivlin常数时没有满足约束条件,输出文件也出现一些警告信息。 评价Mooney-Rivlin常数质量
除了检查均方根误差和相关系数,也可以画出计算出的应力-应变数据曲线与实际应力-应变数据曲线进行比较 。
分两个步骤进行 -
? 计算应力和应变值
? 画出计算值与实验值比较曲线

