Selección del modelo de material adecuado para el cálculo de la resistencia del caucho y los plásticos (materiales hiperelásticos)
La selección del modelo de material correcto para el análisis por elementos finitos de caucho, plásticos o materiales hiperelásticos similares depende no sólo de la cantidad de las tensiones esperadas durante la simulación, sino también de los datos de material disponibles. Para las altas tensiones, se utiliza el modelo Mooney-Rivlin si es posible, ya que el modelo Neo-Hooke puede no representarlas con precisión. Especialmente en el curso de las investigaciones preliminares durante el desarrollo de los prototipos, sólo se dispone de unos pocos datos de prueba que describen el material con suficiente precisión para el cálculo MEF del plástico o el elastómero correspondiente. Las pistas para la selección del modelo de material son entre otras:
- Magnitud de las cepas esperadas
- Información del fabricante del material (por ejemplo, la dureza Shore)
- datos experimentales o pruebas materiales disponibles
Análisis de FE de caucho y plásticos usando el modelo de material Mooney-Rivlin
El modelo de material Mooney-Rivlin es un modelo de material no lineal más complejo. Se define con hasta 9 parámetros y también mapea bien las altas tensiones. Se utiliza, entre otras cosas, para el cálculo FEM de piezas de goma como juntas, membranas, neumáticos, mangueras, pero también muelles y cojinetes de goma. Al utilizar este modelo de material, debe garantizarse que los datos de medición y las condiciones de medición para la caracterización del material sean similares al estado de tensión posterior del componente que se va a representar. Adaptamos los parámetros definidos por el cliente mediante un ajuste de la curva con los resultados de las pruebas antes de que se utilicen en el análisis de FE del componente de plástico o goma correspondiente.
Cálculo FEM del caucho y los plásticos usando el modelo de material Neo-Hooke
El modelo de material Neo-Hooke, mucho más simple, permite la caracterización del material hiperelástico con sólo dos parámetros. Estos parámetros a menudo pueden derivarse o convertirse a partir de las hojas de datos de los fabricantes, especialmente en el curso del diseño preliminar. Si, por ejemplo, se especifica una dureza Shore para el material, los coeficientes para describir el elastómero pueden determinarse fácilmente a partir de esto, al menos de forma aproximada. Sin embargo, el modelo de Neo-Hooke para calcular la resistencia de los materiales de goma o plástico sólo puede ser usado para cepas más pequeñas. Para grandes cepas > 200 %, se recomienda el modelo de material Mooney-Rivlin.