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基于单轴拉伸有机硅凝胶超弹性性能参数的确立及结构有限元仿真

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为了研究有机硅凝胶的超弹性性能,在−30～30℃的环境温度范围内采用单轴拉伸(UT)实验,对灌封用硅凝胶的力学性能进行表征,获得了硅凝胶在不同温度下的应力-应变曲线.研究发现,硅凝胶初始弹性模量在−30～0℃的范围内与温度正相关,在0～30℃的范围内与温度负相关.随后,据UT实验数据讨论在有限元模拟中植入超弹性本构方程(Neo Hookean、Mooney-Rivlin、Yeoh、Arruda-Boyce等)的选取策略及参数确定方法,基于优选的Neo Hookean模型建立了一个温度相关超弹性本构模型,以描述硅凝胶在较大温度范围内的应力-应变响应.然后,利用商业有限元分析软件ABAQUS提供的UHYPER子程序描述与温度相关的Neo Hookean超弹性模型,结合布拉格光纤光栅监测技术(Fiber Bragg grating,FBG),选取观测点,对典型硅凝胶灌封结构在−30～30℃高低温循环进行数值模拟和实验监测.结果表明,应变的实验测试值和数值仿真结果相差7％,验证了本文建立的超弹性本构方程的可靠性和实际应用价值.
Establishment of hyperelastic parameters and structural finite element simulation based on uniaxial tensile for silicone gel

俞星辰、倪爱清、李小阳、王继辉、丁安心

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武汉理工大学 材料科学与工程学院,武汉 430070

中国工程物理研究院 电子工程研究所,绵阳 621900

硅凝胶 超弹性 高低温循环 FBG 灌封结构

国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项中央高校基本科研业务费专项

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2022

10.13801/j.cnki.fhclxb.20210420.002

复合材料学报
北京航空航天大学 中国复合材料学会

复合材料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.933
ISSN：1000-3851
年,卷(期)：2022.39(2)
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