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

来源：复合材料学报杂志2022年第2期北京时间：

作者：俞星辰, 倪爱清, 李小阳, 王继辉, 丁安心,

摘要：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。

关键词：硅凝胶, 超弹性, 高低温循环, FBG, 灌封结构,