3.准静态求解技术

对于计算球铰类橡胶元件的静态刚度，在中等变形或者大变形的情况下，利用隐式积分技术可以获取良好的分析结果，但是当求解的问题涉及到超大变形，那么单纯利用隐式求解方式就无法完全计算，在这种情况下，利用显式积分技术求解橡胶元件的静态刚度和变形状态，是一个合适的选择。

3.1 准静态求解的基本过程

利用显式积求解橡胶元件准静态刚度及准静态下的变形状态，其基本过程为，利用网格布局技术形成合适的网格形状和网格密度，设置与实际加载时间等效的质量缩放因子，引入材料的粘弹特性参数，通过光滑加载方式即可实现准静态的求解。下图所示为准静态求解下橡胶的变形状态。

3.2 准静态分析技术的工程化应用

在橡胶产品变形过程的模拟过程中，大量应用准静态分析技术，可以模拟出橡胶元件合理的刚度特性曲线，以及与真实变形情况高度吻合的变形状态。大量工程分析与实验结果表面，运用显式积分技术进行橡胶元件的大变形分析具有非常大的优势，技术成熟，适合大量推广使用。下图所示为准静态求解结果与实验的对比。

4.结论

通过对不同橡胶结构的网格布局、网格重划及准静态求解技术橡胶变形问题的探讨，基本可以得出如下结论：

• 不同橡胶结构具有不同的网格布局，良好的网格布局，可以大幅度提升程序的收敛性。
• 二次以上的网格重划技术，适用于橡胶模型的计算分析，可以获得良好的刚度特性曲线。
• 准静态求解橡胶元件的刚度特性曲线和变形状态，与实际情况是吻合的。
• 良好的网格布局有助于中等变形的橡胶模型；网格重划技术则有助于大变形的橡胶模型；而准静态技术则非常适合超大变形的橡胶模型。

关于典型橡胶材料的有限元模型可参考文章《有限元分析中典型的橡胶材料超弹性本构模型及其适用性》。关于ANSYS LS-Dyna中的橡胶材料有限元模型介绍可参考文章《Ansys LS-Dyna橡胶非线性弹性材料模型简介及定义方法》。