超彈性材料如橡膠等在醫(yī)療器材、工業(yè)、建筑和國防中隔震、絕緣等方面具有廣泛應(yīng)用。
橡膠材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為是彈性的，它們能承受100%的大變形而不產(chǎn)生塑性變形和斷裂，但是具有高度的非線性，在大變形時應(yīng)力陡然上升。這種材料行為稱為超彈性（hyperelasticity）。

橡膠本構(gòu)關(guān)系非常復(fù)雜。在大量的實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，人們建立起來很多理論模型來描述橡膠的力學(xué)特征。Abaqus有限元軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優(yōu)勢，為用戶提供了多種橡膠材料的本構(gòu)模型，用戶可以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和材料的力學(xué)行為特征做出選擇。通過擬合實驗數(shù)據(jù)，確定所選本構(gòu)方程中的系數(shù)，這些過程在程序中可自動完成。
由于超彈性體的特殊性質(zhì)，基于楊氏模量和泊松比所建立的本構(gòu)模型不再滿足對大變形行為的描述，我們用應(yīng)變勢能（strain energy/potential）來表達(dá)超彈性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
Nominal StressNominal Strai0
00.20210.11170.39360.20110.60640.31280.79790.49161.02130.726261.47871.351951.77661.97772.56383.9777
以上是一組超彈性材料單軸拉伸實驗數(shù)據(jù)，接下來就為大家演示怎樣在Abaqus中定義超彈性材料。
1. 在Abaqus中新建材料

2. 選擇未知應(yīng)變勢能模型，輸入單軸拉伸實驗數(shù)據(jù)

3. 輸入上表中的名義應(yīng)力（nominal stress）和名義應(yīng)變（nominal stress）實驗數(shù)據(jù)。

4.對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。

5. 得到擬合的曲線，可知R-PCLY-N3曲線與實驗數(shù)據(jù)最為吻合，可選擇此模型。

6. 選擇Reduced-Polynomial-N3模型，這樣超彈性材料就定義好了。

? ABAQUS是功能強大的有限元軟件，由于ABAQUS強大的分析能力和模擬復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性，它在各國的工業(yè)和研究中得到廣泛的應(yīng)用，在大量的高科技產(chǎn)品開發(fā)中發(fā)揮著巨大的作用。復(fù)雜的固體力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復(fù)雜的問題和模擬高度非線性問題 。模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料。其它工程問題：熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析（流體滲透/應(yīng)力耦合分析）及壓電介質(zhì)分析。

??ABAQUS主要分析功能

? 1、靜態(tài)應(yīng)力/位移分析：包括線性、幾何或材料非線性、結(jié)構(gòu)斷裂分析等 。

? 2、動態(tài)分析：包括頻率提取、瞬態(tài)響應(yīng)分析、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析、隨機響應(yīng)分析等。??

? 3、非線性動態(tài)應(yīng)力/位移分析：包括各種隨時間變化的大位移分析、接觸分析等。

? 4、粘彈性/粘塑性響應(yīng)分析：包括粘彈性/粘塑性材料結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析。

? 5、熱傳導(dǎo)分析：包括傳熱、輻射和對流的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)分析。

? 6、退火成型過程分析：對材料退火熱處理過程的模擬。

? 7、質(zhì)量擴散分析：靜水壓力造成的質(zhì)量擴散和滲流分析等

? 8、準(zhǔn)靜態(tài)分析：包括應(yīng)用顯示積分方法求解靜態(tài)和沖壓等準(zhǔn)靜態(tài)問題。

?9、耦合分析：包括熱/力耦合、熱/點耦合、壓/電耦合、流/力耦合、聲/力耦合等。

? 10、海洋工程結(jié)構(gòu)分析：包括模擬海洋工程的特殊載荷，例如流載荷、浮力、慣性力；分析海洋工程的特殊結(jié)構(gòu)，例如錨鏈、管道、電纜；模擬海洋工程的特殊連接，例如土壤/管柱連接、錨鏈/海床摩擦、管道/管道相對滑動。（ABAQUS/Aqua）

? 11、瞬態(tài)溫度/位移耦合分析：力學(xué)和熱響應(yīng)耦合問題

? 12、疲勞分析：包括根據(jù)結(jié)構(gòu)和材料的受載情況統(tǒng)計，進(jìn)行疲勞壽命估計。

? 13、水下沖擊分析：包括對沖擊載荷作用下的水下結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

? 14、設(shè)計靈敏度分析:包括對結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析，并據(jù)此進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。

ABAQUS主要組成

ABAQUS分析基本流程

? 1、前處理：建模，劃分網(wǎng)格，設(shè)置邊界條件；

? 2、解算器：求解控制方程，輸出結(jié)果；

? 3、后處理：分析結(jié)果；

? ABAQUS求解器

? ABAQUS/Standard|ABAQUS/Explicit 為用戶提供兩種互補的分析工具。ABAQUS/Standard是一個通用分析模塊，它能求解廣泛領(lǐng)域的線性和非線性問題，包括靜力、動力、構(gòu)件的熱和電響應(yīng)。適合于模擬與振型的振動頻率相比研究響應(yīng)周期較長的問題；用于具有適度非線性問題，其中非線性是平滑的。ABAQUS/Explicit 采用顯示動力學(xué)有限元格式，適用于模擬短暫、瞬時的動態(tài)事件，如：? ?

?模擬高速動力學(xué)問題，需要較少的時間增量；

? ? ? ?適合求解沖擊，穿透等高度非線性動力響應(yīng)問題；

? ? ? ?對于包含不連續(xù)的非線性問題，一般效率高。

? 求解器的特點

? 可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復(fù)雜的問題和模擬高度非線性問題。Standard隱式算法（穩(wěn)定，費用高）：當(dāng)每一個求解增量步結(jié)束的時候，隱式的有限元要解一組方程組，占用資源多；增量步較大，有收斂問題。Explicit顯示方法（條件穩(wěn)定，費用低）：并不需要求解方程組，通過動態(tài)方法推進(jìn)增量計算；計算速度快，增量步小。

? ABAQUS功能模塊

? 1、幾何建模Part；

? 2、劃分網(wǎng)格Mesh；

? 3、特性設(shè)置Property；

? 4、建立裝配體Assembly；

? 5、定義分析步Step；

? 6、相互作用Iteraction；

? 7、載荷邊界Load；

? 8、提交運算Job；

? 9、后處理Visualization

HyperMesh介紹

? ? ? ? Altair HyperMesh是一個高性能的有限元前處理器，為用戶提供了高度交互式的可視化環(huán)境實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計性能分析。Altair HyperMesh擁有最廣泛的商用CAD和CAE軟件接口，為企業(yè)提供了業(yè)界公認(rèn)的統(tǒng)一的分析平臺。注重于提升企業(yè)工程師的生產(chǎn)率，HyperMesh是用戶首選的工程分析環(huán)境，它包含眾多功能：

? ? ? ?1、實體幾何建模

? ? ? ?2、殼單元網(wǎng)格剖分

? ? ? ?3、模型Morphing網(wǎng)格變形技術(shù)

? ? ? ?4、詳細(xì)分析模型的建立

? ? ? ?5、曲面幾何建模

? ? ? ?6、實體網(wǎng)格剖分

? ? ? ?7、自動抽取中面

? ? ? ?8、批處理網(wǎng)格劃分

Hypermesh優(yōu)點

? ? ? ?強大的有限元分析建模的企業(yè)級解決方案

? ? ? ?通過其廣泛的CAD/CAE接口能力以及其可編程、開放式構(gòu)架的用戶定制接口能力，HyperMesh可以在任何工作領(lǐng)域與其他工程軟件進(jìn)行無縫連接工作。HyperMesh為用戶提供了一個強大的、通用的企業(yè)級有限元分析建模平臺，幫助用戶降低在建模工具上的投資及培訓(xùn)費用。

? ? ? ?無以倫比的網(wǎng)格劃分技術(shù)——質(zhì)量與效率導(dǎo)向

? ? ? ?依靠全面的梁桿、板殼單元、四面體或六面體單元的自動網(wǎng)格劃分或半自動網(wǎng)格劃分能力，HyperMesh大大降低了復(fù)雜有限元模型前處理的工作量。

通過批處理網(wǎng)格劃分（Batch Mesher）及自動化組裝功能提高用戶效率

? ? ? ?批處理網(wǎng)格生成技術(shù)：無需用戶進(jìn)行常規(guī)的手工幾何清理及網(wǎng)格劃分工作，從而加速了模型的處理工作。高度自動化的模型管理能力，包括模型快速組裝，以及針對螺栓，點焊，粘合劑和縫焊的連接管理。

? ? ? ?交互式的網(wǎng)格變形、自定義設(shè)計變量定義功能

? ? ? ?HyperMesh提供的網(wǎng)格變形工具幫助用戶無需重新修改原有網(wǎng)格即可自動生成新的有限元模型。? ? ? ? ?

? ? ? ?提供了由CAE向CAD的逆向接口

? ? ? ?HyperMesh為用戶提供了由有限元模型生成幾何模型的功能。

? ? ? ?Hypermesh功能介紹

? ? ? ?Altair HyperMesh 為用戶提供了一整套簡便易用且功能強大的工具，幫助用戶創(chuàng)建及編輯CAE模型。在二維及三維CAE模型的創(chuàng)建過程中，用戶既可以使用多種網(wǎng)格生成功能，亦可籍于Altair HyperMesh強大的自動網(wǎng)格生成工具自動生成高質(zhì)量的分析模型。

? ? ? ?高質(zhì)量網(wǎng)格生成能力

? ? ? ?1、面網(wǎng)格劃分

? ? ? ?2、六面體網(wǎng)格劃分

? ? ? ?3、四面體網(wǎng)格劃分? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ? ? ?4、CFD 網(wǎng)格劃分

? ? ? ?5、SPH 粒子生成

網(wǎng)格變形功能

? ? ? ?HyperMorph為用戶提供了功能強大的基于交互式和參數(shù)化的改變有限元模型外形的解決方案。其獨一無二的網(wǎng)格變形算法使用戶得以在不犧牲網(wǎng)格質(zhì)量的前提下快速改變有限元網(wǎng)格的形狀。在處理網(wǎng)格變形的過程中， HyperMorph亦允許以用戶自定義參數(shù)的形式對有限元模型進(jìn)行變形，這為在此后進(jìn)行的優(yōu)化研究提供了便利。

? ? ? ?Batch Meshing?

? ? ? ?Batch Mesher 是目前最快捷的針對大型裝配體進(jìn)行高質(zhì)量網(wǎng)格劃分的自動化網(wǎng)格生成工具。得益于BatcherMesher強大的自動化網(wǎng)格劃分技術(shù)，使用戶可以減少人工的工作，將更多的精力投入到工程仿真等具有更高附加值的分析活動中去。BatchMesher可以按用戶指定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行網(wǎng)格生成及幾何清理等工作，并按用戶定制的格式輸出有限元模型。

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? ? ? ?CAD接口

? ? ? ?Altair HyperMesh 為用戶提供了直接讀取業(yè)界主流的CAD模型文件以生成有限元分析模型的能力。在此基礎(chǔ)上，Altair HyperMesh強有力的幾何清理工具幫助用戶自如修復(fù)模型導(dǎo)入過程中產(chǎn)生的各種幾何錯誤，以保證在網(wǎng)格生成階段得到高質(zhì)量的分析模型。通過諸如消除錯位，小孔，以及壓縮模型表面公共邊等各種幾何清理手段，用戶可以在更大的范圍、更為合理的區(qū)域上進(jìn)行網(wǎng)格剖分，同時提高整體網(wǎng)格生成的速度及質(zhì)量。另外,用戶還可將加載于幾何模型之上的載荷及邊界條件映射于有限元模型之上，這為由幾何模型生成分析模型進(jìn)一步提供了便利：

? ? ? ?1、CATIA V4/V5

? ? ? ?2、IGES

? ? ? ?3、PRO-ENGINEER

? ? ? ?4、PARASOLID

? ? ? ?5、UNIGRAPHICS

? ? ? ?6、STEP

? ? ? ?7、ACIS

? ? ? ?8、JT Precise

CAE 求解器接口

? ? ? ?Altair HyperMesh 支持絕大多數(shù)主流求解器格式文件的輸入和輸出。對于完全支持的求解器，HyperMesh提供了一個完整的環(huán)境（User Profile）,用戶可以調(diào)用該求解器對應(yīng)的模板完成模型前處理工作。除此之外，Altair HyperMesh亦提供了具有高度靈活性的接口，通過接口開發(fā)語言來支持其他求解器類型。

? ? ? ?用戶個性化更加適應(yīng)您的工作環(huán)境

? ? ? ?1、自定義HyperMesh用戶界面: 簡明易用的用戶界面幫助用戶自定義拖放菜單位置，自主配置下拉菜單功能以及快捷鍵設(shè)置。

? ? ? ?2、自定義工具欄: 用戶可以在Altair HyperMesh面板中添加自定義功能。

? ? ? ?3、自定義求解器輸入文件編譯器: 用戶可在Altair HyperMesh原有支持的求解器類型的基礎(chǔ)上通過二次開發(fā)，拓展HyperMesh的輸入接口功能，使HyperMesh支持更多的求解器類型及輸入文件格式。

? ? ? ?4、求解器輸出模板: 求解器輸出模板允許HyperMesh 的數(shù)據(jù)庫輸出由用戶自定義的求解器輸入文件格式。