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橡胶类材料具有物理和几何非线性特性,需要确定合适的本构关系进而解释其复杂的变形特性。为此,本文主要开展了两个方面的工作:一是采用基于实验的唯象学方法确定了橡胶材料的本构模型;二是使用确定的本构模型,采用数值计算的方法分析了橡胶类材料大变形断裂问题中裂尖附近区域的力学参量分布特征及其分区模型。
在目前的研究中,通常从分子学角度和唯象学角度来确定橡胶类材料本构关系。而基于实验的唯象学方法被证明能够比较合理有效地反映材料的变形特性,因此本文采用该方法,根据真实材料的较为充分的实验数据,确定其本构模型,并评价了模型的稳定性和有效性。文中选取两种不同橡胶材料的实验数据确定了适合各自特性的本构模型,讨论了根据具体材料确定具体本构模型的必要性。文中基于真实材料的本构模型,数值模拟了橡胶材料的Ⅰ型断裂问题,并分析其裂尖附近区域位移场和应变场的分布特点。直观地验证并解释了裂尖场的分区模式,以及扩张区和收缩区的变形特点。
本文选用两种不同的本构模型对断裂问题进行数值模拟,分析了本构模型对裂尖区域位移场、应变场信息以及分区模型的影响。此外还讨论了两种不同载荷作用下裂尖场分区模型的变化和特点。