11 / 2021-03-21 19:23:35

软材料超弹-损伤本构模型

软材料、Mullins效应、各向异性

经典熵弹性模型，如 Neo-Hookean 模型和Arruda-Boyce 八链模型，被广泛的应用于预测橡胶等软材料的超弹性力学行为，然而，大量实验结果也显示仅采用一套模型参数这类模型不能同时准确地描述橡胶在多种加载模式下的应力响应。为了克服上述模型的不足，本文在熵弹性的模型基础上引入缠结约束效应。该三参数的模型能准确地预测实验中所测得的橡胶材料在单轴拉伸、纯剪切和等双轴拉伸变形条件下的应力响应。在上述工作的基础上，我们进一步引入网络改变理论，认为变形会导致软材料的网络从较短的分子链演化为较长分子链。该各向同性损伤本构模型能描述炭黑填充橡胶在多种加载模式下的应力软化行为，即Mullins效应。最后，我们将进一步介绍如何通过引入微观变形机制，将上述各向同性模型扩展到各向异性损伤模型，并展示该各向异性模型能够准确预测双网络水凝胶的损伤行为。