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橡胶楔体与刚性缺口接触分析及有限元计算

作　者: 陈杰
导　师: 刘波
学　校: 河北工业大学
专　业: 工程力学
关键词: 大变形 奇异性 渐近分析 有限元 二次开发
分类号: O343.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 80次
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内容摘要


本文利用文献[9]中提出的应变能函数,对橡胶楔体与刚性缺口接触大变形问题进行了研究,分析了橡胶楔体尖端的应力场和应变场,经过冗长繁杂的理论推导,得到其渐近分析解。由此得出,在橡胶楔体与刚性缺口的接触问题中不包含收缩区和扩张区,楔体尖端压入缺口的部分均匀散开;楔体尖端沿径向的变形具有奇异性,奇异性指数δ与橡胶楔体与刚性缺口角度的比值β/α及材料常数n有关,而楔体尖端沿环向的变形不具有奇异性,尖端角在变形前后只相差一个常数倍,此常数等于楔体角度与缺口角度的比值β/α;并且应力分量的大小与变形后的角度θ无关。本文还将由文献[9]中所提出的应变能函数所得的渐近分析解与文献[32]中提出的应变能函数所得到的渐近分析解进行了对比,由两个应变能函数所得到的橡胶楔体尖端场的应力应变曲线拟合的很好。由文献[9]所提出的应变能函数得到的径向应力与环向应力之间的差值比由文献[32]的应变能函数所得到的径向应力与环向应力之间的差值要小,但是由两个应变能函数所得的径向应力均大于环向应力。基于大型非线性有限元分析软件MSC.Marc,对橡胶楔体与刚性缺口的接触问题进行了有限元模拟,利用MSC.Marc提供的二次开发平台,通过编写用户子程序uelastomer,分别将文献[9]和[32]中所提出的应变能函数导入MSC.Marc中,对橡胶楔体与刚性缺口进行了接触分析,得出其有限元解,并将其与理论解进行了对比。由有限元计算得到的应力应变曲线可以看出橡胶楔体尖端部分是均匀散开的,楔体尖端沿径向的变形具有奇异性,而沿环向的变形不具有奇异性,并且与理论解析解所得到的应力应变曲线很好的拟合在一起,由此也证明了所编写的用户子程序的正确性和适用性。

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中图分类: > 数理科学和化学 > 力学 > 固体力学 > 弹性力学 > 非线性弹性力学
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