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塑料的非线性弹性本构模型及应用研究 王华 毛显红 吴延龙 周云平 许春铁 长安汽车股份公司汽车工程研究总院，重庆，401120 摘要：通过塑料材料的准静态拉伸力学实验，基于非线性粘弹性本构模型建立塑 料材料的非线性弹性本构方程；根据非线性弹性理论，采用Abaqus 材料子程序 对塑料非线性弹性本构模型进行程序化，验证其有效性；并对塑料踏板进行强度 有限元分析，实现塑料踏板结构的强度校核，为塑料及其产品的分析与应用提供 了可借鉴的方法。 关键词：塑料 非线性弹性 Abaqus 有限元分析 Plastic Nonlinear elastic Constitutive Model and its Application Hua ,Wang;Xianhong,Mao;Yanlong,Wu;Yunping,Zhou;Chuntie,Xu Changan Auto Global RD Centre ，Changan Automobile Co Ltd. Chongqing ，401120 Abstract ：Based on the nonlinear viscoelastic constitutive model, the paper establishes the plastic nonlinear elastic constitutive equation by quasi-static tensile mechanical testing. According to the nonlinear elasticity theory, the plastic nonlinear elastic constitutive model is implemented by Abaqus UMAT and its effectiveness is verified. The strength finite element analysis of plastic pedal is carried out and the study based on stress distribution can be used to check the strength .The process and results of the paper is very helpful for the plastics and its products simulation and applications. Keywords: Plastic, Nonlinear elasticity, Abaqus, Finite element analysis 1 引言 塑料作为一种轻量化材料，正逐步运用于汽车各零部件。预计到2020 年， [1] 汽车平均塑料用量将达到500kg/辆以上 。塑料在汽车工业中大范围的使用，要 [2-5] 求对塑料的力学特性及其产品的有限元分析进行系统的研究。文献 研究了塑 [6-8] 料材料在不同条件下的力学特性，提出相应的本构建模方法。文献 采用各向 同性的线弹性或塑性材料模型对塑料产品进行了有限元分析，但其材料模型缺乏 对塑料非线性力学特性的准确描述。因此研究塑料材料的基本力学特性，建立合 适的本构模型并在有限元分析中得以实现，进而对塑料产品进行有限元分析有重 要的学术价值和应用意义。 本文研究塑料40%玻璃纤维增强尼龙6(PA6+40%GF)的力学特性，基于塑料 高分子材料的非线性粘弹性本构模型—朱王唐(ZWT) 方程，建立塑料 PA6+40%GF 常温、准静态下的非线性弹性本构方程。根据非线性弹性理论，利 用Abaqus 材料子程序在有限元分析中实现塑料的非线性弹性本构模型，进行塑 料踏板的有限元分析，实