一种橡胶材料的本构参数的获取方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及橡胶性能仿真技术领域，具体涉及一种橡胶材料的本构参数的获取方法和装置。该方法中，首先获取橡胶结构件在设定载荷下的实测刚度曲线，然后通过构建橡胶结构件对应的本构模型，建立出橡胶结构件的有限元模型，之后通过对有限元模型施加所述设定载荷，获取仿真刚度曲线，最后迭代优化本构模型中目标橡胶本构参数的参数值，获得目标本构参数。本发明专利技术通过橡胶结构件的实测刚度曲线即可迭代计算出橡胶结构件对应的目标本构参数，整个过程降低获取了试验难度和所需设备要求，降低了获取成本，从而低成本高精度地测量出橡胶材料的本构参数。构参数。构参数。

【技术实现步骤摘要】
一种橡胶材料的本构参数的获取方法和装置


[0001]本专利技术涉及橡胶性能仿真
，具体涉及一种橡胶材料的本构参数的获取方法和装置。

技术介绍

[0002]橡胶作为汽车结构件的常用材料，广泛应用于汽车的底盘件等系统。橡胶材料的力学性能材料对汽车的操纵稳定性能、NVH（Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动、声振粗糙度）、耐久性能等影响都很大。当前有一些数学模型来描述橡胶材料的力学性能，例如：Yeoh本构模型、Ogden本构模型、Neo
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Hookean本构模型和Mooney
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Rivilin本构模型等，但是获取这些模型参数通常需要进行橡胶材料的力学性能试验包括：单轴拉伸试验、单轴压缩试验、平面拉伸试验等。橡胶材料的力学性能试验针对试验设备精度要求较高、试验方法复杂、试验费用较高。
[0003]因此，如何低成本高精度地测量出橡胶材料的本构参数，是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种橡胶材料的本构参数的获取方法和装置，以低成本高精度地测量出橡胶材料的本构参数。
[0005]为实现上述目的，本专利技术实施例提供了以下方案：第一方面，本专利技术实施例提供一种橡胶材料的本构参数的获取方法，所述方法包括：获取橡胶结构件在设定载荷下的实测刚度曲线；建立所述橡胶结构件的有限元模型；基于所述橡胶结构件的橡胶本构参数构建所述橡胶结构件对应的本构模型，并将本构模型应用于有限元模型中将所述本构模型应用于所述有限元模型中，以使所述有限元模型呈现出所述橡胶结构件对应的橡胶材料力学性能；对所述有限元模型施加所述设定载荷并结合所述本构模型进行有限元分析，获取仿真刚度曲线；以减少所述仿真刚度曲线和所述实测刚度曲线之间的差异为目标，利用模拟退火算法迭代优化所述橡胶本构参数，并将满足优化终止条件时的所述橡胶本构参数作为目标本构参数。
[0006]在一种可能的实施例中，所述橡胶结构件对应的本构模型包括：Mooney
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Rivilin本构模型、Yeoh本构模型、Ogden本构模型和Neo
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Hookean本构模型中的一种或多种。
[0007]在一种可能的实施例中，所述橡胶本构参数包括：第一本构参数和第二本构参数；所述基于所述橡胶结构件的橡胶本构参数构建所述橡胶结构件对应的本构模型，并将本构模型应用于有限元模型中将所述本构模型应用于所述有限元模型中，以使所述有
限元模型呈现出所述橡胶结构件对应的橡胶材料力学性能，包括：基于所述第一本构参数和所述第二本构参数构建所述本构模型；设定所述第一本构参数和所述第二本构参数在所述本构模型中的初始值，并将本构模型应用于有限元模型中将所述本构模型应用于所述有限元模型中，以使所述有限元模型呈现出所述橡胶材料力学性能。
[0008]在一种可能的实施例中，所述本构模型为Mooney
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Rivilin本构模型；其中，所述Mooney
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Rivilin本构模型的表达式为：；其中，为所述Mooney
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Rivilin本构模型的应变能函数；为所述第一本构参数；为所述第二本构参数；为所述Mooney
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Rivilin本构模型的第一不变量函数；为所述Mooney
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Rivilin本构模型的第二不变量函数；为所述Mooney
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Rivilin本构模型的第三不变量函数；为所述Mooney
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Rivilin本构模型的第一主伸长比函数；为所述Mooney
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Rivilin本构模型的第二主伸长比函数；为所述Mooney
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Rivilin本构模型的第三主伸长比函数。
[0009]在一种可能的实施例中，所述对所述有限元模型施加所述设定载荷并结合所述本构模型进行有限元分析，获取仿真刚度曲线，包括：对所述有限元模型施加所述设定载荷，获取所述有限元模型沿所述设定载荷方向的位移；利用所述本构模型对所述位移进行解算，获取所述橡胶结构件的载荷与位移仿真曲线；基于所述载荷与位移仿真曲线，获得所述仿真刚度曲线。
[0010]在一种可能的实施例中，所述对所述有限元模型施加所述设定载荷并结合所述本构模型进行有限元分析，获取仿真刚度曲线，包括：对所述有限元模型施加设定轴向载荷并结合所述本构模型进行有限元分析，获取轴向仿真刚度曲线；对所述有限元模型施加设定径向载荷并结合所述本构模型进行有限元分析，获取径向仿真刚度曲线；对所述有限元模型施加设定垂向载荷并结合所述本构模型进行有限元分析，获取垂向仿真刚度曲线。
[0011]在一种可能的实施例中，所述利用模拟退火算法迭代优化所述橡胶本构参数，包括：计算第m次更新温度下第次迭代优化时所述仿真刚度曲线和所述实测刚
度曲线之间的曲线差异值，具体计算公式包括：；其中，RMS为均方根值正则化函数；为下第次迭代优化时的轴向仿真刚度曲线；为所述实测刚度曲线中的轴向实测刚度曲线；为下第次迭代优化时所述轴向仿真刚度曲线与所述轴向实测刚度曲线的均方根差异值；为下第次迭代优化时的第一权重参数；为下第次迭代优化时的径向仿真刚度曲线；为所述实测刚度曲线中的径向实测刚度曲线；为下第次迭代优化时所述径向仿真刚度曲线与所述径向实测刚度曲线的均方根差异值；为下第次迭代优化时的第二权重参数；为下第次迭代优化时的垂向仿真刚度曲线；为所述实测刚度曲线中的垂向实测刚度曲线；为下第次迭代优化时所述垂向仿真刚度曲线与所述垂向实测刚度曲线的均方根差异值；为下第次迭代优化时的第三权重参数；为基于、和的综合均方根差异值；预更新下第次迭代优化时所述第一本构参数和所述第二本构参数，更新公式为： ；其中，为下第次迭代优化时的所述第一本构参数的参数值；为下第次迭代优化时所述第二本构参数的参数值；
为下第次迭代优化时所述第一本构参数的预更新值；为下第次迭代优化时所述第二本构参数的预更新值；为设定跳跃步长；为0至1之间的随机数值；计算下第次迭代优化与第次迭代优化之间的相关度差异值，具体计算公式包括：；其中，为下第次迭代优化时输出的轴向仿真刚度曲线与所述轴向实测刚度曲线的均方根差异值；为下第次迭代优化时输出的径向仿真刚度曲线与所述径向实测刚度曲线的均方根差异值；为下第次迭代优化时输出的垂向仿真刚度曲线与所述垂向实测刚度曲线的均方根差异值；为下第次迭代优化时输出的均方根差异值与第次迭代优化时输出的均方根差异值的差值；为下第次迭代优化时输出的均方根差异值与第次迭代优化时输出的均方根差异值的差值；为下第次迭代优化时输出的均方根差异值与第次迭代优化时输出的均方根差异值的差值；为下第次迭代优化时输出的综合均方根差异值与第次迭代优化时输出的综合均方根差异值的差值；判断是否同时满足第一优化更新判据；其中，所述第一优化更新判据的表达式包括：
；若是，则将更新为第次迭代优化时所述第一本构参数的参数值，并将更新为第次迭代优化时所述第二本构参数的参数值；若否，则随本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种橡胶材料的本构参数的获取方法，其特征在于，所述方法包括：获取橡胶结构件在设定载荷下的实测刚度曲线；建立所述橡胶结构件的有限元模型；基于所述橡胶结构件的橡胶本构参数构建所述橡胶结构件对应的本构模型，并将本构模型应用于有限元模型中将所述本构模型应用于所述有限元模型中，以使所述有限元模型呈现出所述橡胶结构件对应的橡胶材料力学性能；对所述有限元模型施加所述设定载荷并结合所述本构模型进行有限元分析，获取仿真刚度曲线；以减少所述仿真刚度曲线和所述实测刚度曲线之间的差异为目标，利用模拟退火算法迭代优化所述橡胶本构参数，并将满足优化终止条件时的所述橡胶本构参数作为目标本构参数。2.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，所述橡胶结构件对应的本构模型包括：Mooney
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Rivilin本构模型、Yeoh本构模型、Ogden本构模型和Neo
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Hookean本构模型中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的获取方法，其特征在于，所述橡胶本构参数包括：第一本构参数和第二本构参数；所述基于所述橡胶结构件的橡胶本构参数构建所述橡胶结构件对应的本构模型，并将本构模型应用于有限元模型中将所述本构模型应用于所述有限元模型中，以使所述有限元模型呈现出所述橡胶结构件对应的橡胶材料力学性能，包括：基于所述第一本构参数和所述第二本构参数构建所述本构模型；设定所述第一本构参数和所述第二本构参数在所述本构模型中的初始值，并将本构模型应用于有限元模型中将所述本构模型应用于所述有限元模型中，以使所述有限元模型呈现出所述橡胶材料力学性能。4.根据权利要求3所述的获取方法，其特征在于，所述本构模型为Mooney
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Rivilin本构模型；其中，所述Mooney
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Rivilin本构模型的表达式为：；其中，为所述Mooney
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Rivilin本构模型的应变能函数；为所述第一本构参数；为所述第二本构参数；为所述Mooney
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Rivilin本构模型的第一不变量函数；为所述Mooney
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Rivilin本构模型的第二不变量函数；为所述Mooney
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Rivilin本构模型的第三不变量函数；为所述Mooney
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Rivilin本构模型的第一主伸长比函数；为所述Mooney
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Rivilin本构模型的第二主伸长比函数；为所述Mooney
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Rivilin本构模型的第三主伸长比函数。
5.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，对所述有限元模型施加所述设定载荷并结合所述本构模型进行有限元分析，获取仿真刚度曲线，包括：对所述有限元模型施加所述设定载荷，获取所述有限元模型沿所述设定载荷方向的位移；利用所述本构模型对所述位移进行解算，获取所述橡胶结构件的载荷与位移仿真曲线；基于所述载荷与位移仿真曲线，获得所述仿真刚度曲线。6.根据权利要求1至5任一项所述的获取方法，其特征在于，所述对所述有限元模型施加所述设定载荷并结合所述本构模型进行有限元分析，获取仿真刚度曲线，包括：对所述有限元模型施加设定轴向载荷并结合所述本构模型进行有限元分析，获取轴向仿真刚度曲线；对所述有限元模型施加设定径向载荷并结合所述本构模型进行有限元分析，获取径向仿真刚度曲线；对所述有限元模型施加设定垂向载荷并结合所述本构模型进行有限元分析，获取垂向仿真刚度曲线。7.根据权利要求3所述的获取方法，其特征在于，所述利用模拟退火算法迭代优化所述橡胶本构参数，包括：计算第m次更新温度下第次迭代优化时所述仿真刚度曲线和所述实测刚度曲线之间的曲线差异值，具体计算公式包括：；其中，RMS为均方根值正则化函数；为下第次迭代优化...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁鼎，韩广宇，张永仁，卢放，
申请(专利权)人：岚图汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：