柔性喷管用弹性件材料动态力学性能试验与数值模拟

摘要

为了计算柔性喷管摆动过程中非线性弹性和粘性行为,针对柔性接头用橡胶材料进行了试验与数值计算研究。进行了多次加载、循环加载以及不同速率和不同应变水平加载的力学试验;将三阶Ogden模型和Boyce-Bergström迟滞模型结合的超-粘弹性模型应用在试验件的有限元仿真中,利用模拟退火算法对模型参数进行了优化。试验结果表明,应变水平对迟滞曲线的影响比应变速率的影响更为显著,在剪切应变小于1.5的范围内,前者的变化造成了迟滞环面积363.465%的变化,而后者变化仅造成了迟滞环面积20.51%的变化。计算结果表明,所采用的超-粘弹性模型能够表征橡胶的迟滞特性和速率相关性,计算迟滞应力-应变曲线的平均误差为9.80%,相关的建模和参数识别方法可以指导柔性接头摆动过程中的动态力学计算。