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

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.