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普拉格，一月;A.瑞克。;新罕布什尔州克罗格。;Wriggers，P。;Klüppel，M。

假设应力诱导微观重组的填充橡胶的有效建模。 （英语） Zbl 07205499号

国际工程科学杂志。 151，文章ID 103291，20 p.（2020）。
摘要：填充橡胶的力学响应取决于载荷历史、应变率和状态、温度以及先前加载的均匀方向。虽然有多种物理和现象学模型，但只有少数能够重现这种丰富的效应谱。此外，他们中的许多人遭受着物理或数学上的不一致。我们提出了一个模型，该模型基于物理思想和对材料微观结构的合理假设，同时设计用于有限元应用中的高效性和稳健性。通过对大量实验数据的拟合表明，它几乎再现了填充橡胶在低应变和高应变、不同变形状态和速率、保温时间以及不同温度下的全部现象。主要建模范式是应力诱导的微观结构破裂和重组，它定义了材料的时间依赖性行为，并允许再现对数松弛效应。此外，它的九个拟合参数随着填料和交联剂含量的变化以物理上合理的方式演变。导出了模型的静态极限情况，减少了必要的参数数量和计算工作量。最后，提出了一种使用计算机生成子程序的有限元实现方法，并根据简化衬套在扭转、径向、万向和轴向载荷下的实验数据进行了测试。

引用于2文件

MSC公司：

74-XX岁 可变形固体力学
82至XX 统计力学，物质结构

关键词：

橡胶;材料软化;有限应变;有限元;粘弹性;微观结构

软件：

AceFEM公司;AceGen公司
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\textit{J.Plagge}等人，《国际工程科学杂志》。151，文章ID 103291，20 p.（2020；Zbl 07205499）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Besdo，D。；霍尔，C。；Ihlemann，J.，Morph本构模型的Abaqus实现和模拟结果，橡胶本构模型，4223（2005），Taylor&Francis Group，伦敦
[2] 卡莱奥，F。；Barbieri，E。；惠尔·R。；Busfield，J.，《中等动态应变和中等应变率下炭黑增强橡胶粘弹性本构模型的局限性》，《聚合物》，10，9，988（2018）
[3] Dal，H。；Badienia，Y。；Açcon kgöz，K。；Denli，F.A.，《橡胶超弹性本构模型的比较研究：2006年后的最新进展》，橡胶本构模型XI（2019），CRC出版社
[4] Davies，C.L。；De，D.K。；Thomas，A.，《工程设计用橡胶性能表征：重复应力下的应力松弛》，《橡胶和塑料技术进展》，12，3，208-220（1996）
[5] De Tommasi，D。；普格利西，G。；Saccomandi，G.，基于微观力学的莫林效应模型，《流变学杂志》，50，4，495-512（2006）
[6] De Tommasi，D。；普格利西，G。；Saccomandi，G.，《非晶材料中的局部损伤与扩散损伤》，《物理评论快报》，100，8，085502（2008）
[7] De Tommasi，D。；普格利西，G。；托马，E。；Trentadue，F.，橡胶材料滞回和损伤行为的预测模型，《流变学杂志》，63，1，1-10（2019）
[8] 德勒姆，C。；Thomas，A.，《重复应力下橡胶的蠕变》，《橡胶化学与技术》，50，2397-402（1977）
[9] Destrade，M。；Saccomandi，G。；Sgura，I.，橡胶类材料数学模型的方法拟合，《皇家学会学报A：数学、物理和工程科学》，473219820160811（2017）·Zbl 1404.74016号
[10] Diani，J。；Fayolle，B。；Gilormini，P.，《莫林效应综述》，《欧洲聚合物杂志》，45，3，601-612（2009）
[11] Edwards，D.，橡胶增强材料中的聚合物-纤维相互作用，材料科学杂志，25，10，4175-4185（1990）
[12] 爱德华兹，S。；Vilgis，T.A.，橡胶弹性的管模型理论，物理学进展报告，51，2，243（1988）
[13] 埃尔伯格-多尔，F。；莫芬，I。；布莱，F。；Livet，F。；Heinrich，G。；里希特，S。；Sutton，M.，XPCS拉伸填充弹性体中填料颗粒动力学的研究，大分子，45，21，8691-8701（2012）
[14] Flory，P.，高弹性材料的热力学关系，法拉第学会学报，57829-838（1961）
[15] 弗伦德，M。；Ihlemann，J.，有限元法一维材料模型的推广，ZAMM应用数学与力学杂志/Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik:应用数学与机械，90，5，399-417（2010）·Zbl 1208.74005号
[16] Froltsov，V.A。；Klüppel，M。；Raos，G.，《填充骨料中玻璃聚合物桥断裂的分子动力学模拟》，《物理评论》E，86，4，041801（2012）
[17] Govindjee，S.和Reese，S..（1997年）。两种大变形粘弹性模型的介绍和比较。
[18] 哈恩吉，P。；Talkner，P。；Borkovec，M.，《反应速率理论：克拉默斯之后的五十年》，《现代物理学评论》，第62、2、251页（1990年）
[19] 哈特曼，S。；Neff，P.，近不可压缩性广义多项式型超弹性应变能函数的多凸性，国际固体与结构杂志，40，11，2767-2791（2003）·Zbl 1051.74539号
[20] Heinrich，G。；Kaliske，M.，基于分子的橡胶弹性本构管模型的理论和数值公式，计算和理论聚合物科学，7，3/4，227-241（1997）
[21] Heinrich，G。；Klüppel，M。；Vilgis，T.A.，《弹性体的增强》，《固体与材料科学的当前观点》，第6、3、195-203页（2002年）
[22] Heinrich，G。；斯特劳布，E。；Helmis，G.，《聚合物网络的橡胶弹性：理论》，聚合物物理，33-87（1988）
[23] Hentschke，R.，重新审视payne效应，eXPRESS聚合物快报，11，4278（2017）
[24] Huber，G。；Vilgis，T.A.，《填充橡胶的通用性能：不同长度尺度上的增强机制》，Kautschuk Gummi Kunststoffe，52，2，102-107（1999）
[25] 伊茨科夫，M。；哈伯斯特罗，E。；埃雷特，A。；Vohringer，M.，橡胶中竖框效应变形诱导各向异性的实验观察，KGK-Kautschuk Gummi Kunststoffe，59，3，93-96（2006）
[26] Kaliske，M。；Heinrich，G.，《橡胶弹性的扩展管模型：统计力学理论和有限元实现》，《橡胶化学与技术》，72，4，602-632（1999）
[27] 科姆，V.N。；Itskov，M.，填充弹性体变形诱导各向异性应力软化的基于平均值的管模型，国际塑性杂志，90，96-115（2017）
[28] Klüppel，M。；Heinrich，G.，硫化橡胶的网络结构和机械性能，大分子，27，133596-3603（1994）
[29] Klüppel先生。；Heinrich，G.，《炭黑增强橡胶的分形结构》，橡胶化学与技术，68，4，623-651（1995）
[30] Klüppel，M。；Menge，H。；施密特，H。；施耐德，H。；Schuster，R.，制备条件对硫化天然橡胶网络参数的影响，大分子，34，23，8107-8116（2001）
[31] Klüppel，M。；Schramm，J.，《填料增强弹性体系统橡胶弹性和应力软化的通用管模型》，《高分子理论与模拟》，9，9，742-754（2000）
[32] Korelc，J.（2006）。AceGen和AceFEM用户手册。
[33] 新罕布什尔州克罗格。；Raghunath，R。；Juhre，D.，通过prony级数方法将dfm和变形在代表性方向上扩展到粘性效应，PAMM，16，1，363-364（2016）
[34] Kroon，M.，考虑非仿射链变形和拓扑约束的橡胶类材料的8链模型，《弹性杂志》，102，2，99-116（2011）·Zbl 1383.74013号
[35] Kruse，K.（2020年）。关于矩阵方程（（1+ae^{-\frac{\parallelX\parallel}{b}}）X=y\的可解性。arXiv:20011.0121。
[36] Laraba-Abbes，F。；艾尼，P。；Piques，R.，橡胶类材料力学行为分析的一种新的“量身定制”方法：II。应用于炭黑填充天然橡胶硫化胶的超弹性行为表征，聚合物，44，3，821-840（2003）
[37] 李，Z。；Xu，H。；夏，X。；宋，Y。；郑琦，丁腈橡胶/炭黑纳米复合材料的能量耗散伴随莫林效应，聚合物，171106-114（2019）
[38] Lion，A.，《炭黑填充橡胶的本构模型：实验研究和数学表示》，《连续介质力学和热力学》，8，3，153-169（1996）
[39] Lion，A.，一种基于物理的方法来表示弹性体的热机械行为，机械学报，123，1-4，1-25（1997）·Zbl 0910.73019号
[40] Lorenz，H。；Klüppel，M。；Heinrich，G.，《增强橡胶填料诱导应力软化和滞后的微观结构建模和有限元实现》，ZAMM，92，8，608-631（2012）
[41] 马查多·G。；Chagnon，G。；Favier，D.，填充硅橡胶中竖框效应引起的各向异性，材料力学，50，70-80（2012）
[42] 马克曼，G。；Verron，E.，橡胶类材料超弹性模型的比较，橡胶化学与技术，79，5，835-858（2006）
[43] Muhr，A.H.，橡胶应力应变行为建模，橡胶化学与技术，78，3，391-425（2005）
[44] 木良娜，A。；Rajagopal，K。；Tscharnuter，D.，描述粘弹性固体响应的非线性积分模型，《国际固体与结构杂志》，58146-156（2015）
[45] 马林斯，L。；托宾，N.，橡胶硫化胶中的应力软化。第一部分：使用应变放大系数描述填充增强硫化橡胶的弹性行为，应用聚合物科学杂志，9，9，2993-2009（1965）
[46] Plagge，J.，《关于填料和应变诱导结晶增强橡胶》（2018），汉诺威：莱布尼茨大学汉诺威研究所，博士论文。
[47] 普拉格，J。；Klüppel，M.，填充橡胶应力软化和滞后的物理模型，包括速率和温度依赖性，国际塑性杂志，89，173-196（2017）
[48] 普拉格，J。；Klüppel，M.，《重新审视马林斯效应：放松、恢复和高应变损伤》，《今日材料通讯》，2019年第20期，第100588页
[49] 普拉格，J。；Ricker，A。；Klüppel，M.，使用荷载相关松弛时间对填充橡胶的非弹性效应进行有效建模，橡胶的本构模型xi（2019），CRC出版社
[50] 普格利西，G。；Saccomandi，G.，《橡胶状材料和软组织的多尺度建模：评估》，《皇家学会学报A：数学、物理和工程科学》，472，2187，20160060（2016）
[51] Raghunath，R。；Juhre，D。；Klüppel，M.，填充弹性体的物理激励模型，包括有限粘弹性中的应变率和振幅依赖性，国际塑性杂志，78，223-241（2016）
[52] Rajagopal，K.R。；Srinivasa，A.R.，《关于具有多种自然构型的材料的热力学第i部分：粘弹性和经典塑性》，Zeitschrift füR angewandte Mathematik und Physik ZAMP，55，5，861-893（2004）·Zbl 1180.74006号
[53] Rajagopal，K.R。；Wineman，A.S.，《经受变形诱导微观结构变化的非线性固体的本构方程》，《国际塑性杂志》，8，4，385-395（1992）·Zbl 0765.73005号
[54] Rey，T。；Chagnon，G。；Le Cam，J.-B。；Favier，D.，温度对填充和未填充硅橡胶机械性能的影响，《聚合物测试》，32，3，492-501（2013）
[55] 斯卡沃，T。；Thoo，J.，《论哈雷方法的几何学》，《美国数学月刊》，102，5，417-426（1995）·Zbl 0830.01005号
[56] Schellenberg，D.-I.D.（2017年）。识别和优化技术。
[57] 宋，R。；Muliana，A。；Rajagopal，K.，粘弹性聚合物微观结构变化的热力学一致模型，国际工程科学杂志，142106-124（2019）·Zbl 1425.74025号
[58] Tunnicliffe，L.B。；托马斯·A·G。；Busfield，J.J.，炭黑表面失活对橡胶化合物中填料网络的热机械敏感性的影响，高分子材料与工程，301，1011202-1210（2016）
[59] Warasitthinon，北。；Genix，A.-C。；Sztuki，M。；Oberdisse，J。；Robertson，C.G.，《佩恩效应：主要与聚合物相关还是与填充物相关的现象？》？，橡胶化学与技术（2019）
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