تعیین پارامترهای مدل رفتاری مواد الاستومری با استفاده از آزمایش کشش تک محوره

مواد الاستومری به علت توانایی تحمل کرنش‌های کششی بیش از 500% بدون هیچ گونه گسیختگی و تغییر شکل دائمی موادی ایده‌آل جهت کاربرد در بسیاری از صنایع از جمله اتوموبیل سازی، هوافضا، انواع موتورهای مکانیکی و الکتریکی، انواع تایرها، و بسیاری از تجهیزات پزشکی می باشند. مضاف بر آن در پروژه های عمرانی بعنوان جداگرهای لرزه‌ای، تکیه‌گاه‌های سازه‌ای، میراگرهای الحاقی و غیره کاربرد دارند. پیش بینی رفتار تنشکرنش مواد الاستومری دارای اهمیت زیادی در طراحی است. یکی از چالش های مهم در مدل سازی المان محدود قطعات الاستومری انتخاب مدل رفتاری مناسبی است که بتواند وضعیت الاستومر در کرنش‌های مختلف را به خوبی شبیه‌سازی نماید. در مواد الاستومری به دلیل غیر خطی بودن رابطه ی بین تنش و کرنش، به جای قانون هوک از مدل های رفتاری هایپر الاستیک استفاده می شود. در مقاله حاضر عملکرد مدل‌های هایپرالاستیک مختلف موجود در ادبیات تحقیق که بر اساس نتایج آزمایش کشش تک محوره کالیبره شده اند مورد ارزیابی قرار گرفته است. مدل سازی ها توسط نرم افزار المان محدود msc.marc انجام گرفته است. دقت مدل‌های رفتاری بررسی شده در بازه‌های مختلف کرنش کششی نشان داد، مدل‌های نئوهوک و آرودابویس مدل های مناسبی برای محدوده ی کرنش های کوچک و مدل های اگدن و یه او مدل های رفتاری مناسبی برای محدوده ی گسترده ای از کرنش ها هستند.

Evaluation of constitutive model parameters of elastomeric materials using uniaxial tensile tests

The ability of elastomers to withstand very large strains (of beyond 500%) without breakage or permanent deformation makes them an ideal material for many applications, including, but not limited to, aerospace, medical, and automobile industries, bridge bearings, seismic isolation, and supplemental dampers. It is essential for design purposes to simulate accurately the response behavior of elastomers under various loading conditions. Given the nonlinear stressstrain relationship in an elastomeric material, a hyperelastic model, instead of Hooke’s law, must be employed in stress analysis of the material. The literature includes a variety of constitutive hyperelastic models for elastomeric materials. However, choosing a suitable constitutive model that simulates the elastomer stressstrain behavior under different loading conditions is challenging. This paper examines the effectiveness of various hyperelastic models of which the constant model parameters have been evaluated using the results of a standard uniaxial tensile test conducted at different strain values. The model parameters are evaluated through a curve fitting technique performed by MSCMARC, a commercial finite element software program. A thorough examination of the efficiency and accuracy of various hyperelastic constitutive models at different strain ranges shows that the NeoHooken and ArrudaBoyce are suitable models for the range of small deformations, and the Ogden and Yeoh models are suitable for a wide range of deformations.