技术“慧” | Abaqus 对金属橡胶阻尼器本构的研究

本文将金属橡胶试件单轴压缩试验应力应变曲线，通过塑性数据转换后简化为四折线本构模型，并基于Abaqus 提供的用户自定义子程序接口，利用FORTRAN 语言编制了金属橡胶阻尼器本构子程序，将其嵌入到 Abaqus 材料库中。通过在单元模型和地震荷载作用下的 12层剪力墙结构中调用子程序，分别验证了其正确性。

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金属橡胶是将金属丝卷成螺旋形，经过编织、加压成型，并经热处理而成的金属材料，不仅具有较大的自回复弹性变形，而且具有阻尼大、重量轻、柔韧性好、吸收冲击能、不惧高低温作用、不易老化等特点。目前由金属橡胶制成的隔振器广泛应用于军事、航空航天、工程机械等领域，但金属橡胶材料在土木工程结构领域的应用尚属空白。目前广泛应用的有限元软件Abaqus具有很强的线性和非线性求解能力，不仅为用户提供了大量的单元库和求解模型，同时提供了大量的用户自定义子程序(user subroutine),使用户可以通过FORTRAN程序接口来定义Abaqus材料库中没有的材料模型。

本文将金属橡胶试件单轴压缩试验应力-应变曲线(以下简称为试验“σ-s曲线”)，通过塑性数据转换后简化为四折线本构模型，并基于 Abaqus 提供的用户自定义子程序接口，利用FORTRAN 语言编制了金属橡胶阻尼器本构子程序(以下简称为“MR-VUMAT”)，将其嵌入到Abaqus 材料库中。通过在单元模型和地震荷载作用下的 12 层剪力墙结构中调用子程序，分别验证了其正确性，为金属橡胶阻尼器在土木工程中的应用提供设计和分析参考。

金属橡胶试件单轴压缩性能试验及拟合曲线

金属橡胶试件单轴压缩试验σ-s曲线

本文选取文献（毛晨曦，2010）中金属橡胶试件（成型密度为 0.27、应变幅值为 20%）在单轴压缩荷载作用下的试验o-s曲线，如图1所示：