很早之前就曾想过把CAE仿真中对于超弹体和粘弹性计算的准备和部分流程方法进行一个分类整理并分享出来。但自身仅做为机械工程普通从业人员，又不是专业的高分子材料仿真从事人员，底气始终是少了一点，即使曾经很长一段时间自学过相关理论和做过不少相关计算模型，所幸主导过百万费用级橡胶密封计算项目，但始终怕误导刚入门这方面仿真的朋友，迟迟不敢下笔。
超弹体仿真材料处理与本构拟合
分析橡胶类仿真计算一般需要选择超弹体材料模型，超弹体材料模型假设材料是各向同性的、等温和弹性的，完全或接近不可压缩，是真实橡胶行为的理想化。 对于橡胶超弹体进行模拟仿真应该首要进行材料曲线的拟合工作，主流CAE仿真软件都提供了曲线拟合工具，可以帮助把实验数据转化成各种超弹模型能使用的应变能量密度函数系数。对于超弹体的试验数据种类可以选择图1中所示的多种或者至少一种，一般认为能够提供的数据种类越多，拟合的曲线越能表现真实橡胶特性，但对于以压缩为主的仿真计算项目，建议试验数据应该包括单轴压缩或等双轴拉伸。
图1 应该注意的是用于拟合曲线的测试的数据（除体积测试数据）需要工程应力-应变数据，体积测试数据需要真实应力-应变数据。这与金属非线性计算中塑性曲线拟合中收集数据方式不同，一般金属塑性曲线需要工程应力-应变转换为真实应力-应变。对于试验数据需要调整滞回和应力软化行为，采用稳定的曲线（应该偏移至零应力和零应变）用来进行曲线拟合，如图2所示。
图2
超弹体材料本构模型很多，如图3所示。
图3 同时同种本构模型又有不同的项数，例如常用的Mooney Rivlin 模型就有分为N=2，3，5和9项模型，可看作是多项式形式的特殊情形。
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2项Mooney Rivlin模型相当于N=1的多项式形式，是最常用的模式之一。
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3项Mooney Rivlin模型与N=2且
的多项式形式类似。
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5项Mooney Rivlin模型相当于N=2多项式形式。
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9项Mooney Rivlin模型相当于N=3的多项式形式。
所有的Mooney Rivlin模型，初始体积模量和初始剪切模量是
Mooney Rivlin 模型2项在拉伸应变大致90-100%时有效，但是2项MR不能很好描述压缩行为特性；必须保证提供足够的高阶项数据，捕捉任何拐点，5和9项可以用于应变高达100-200%的情况。但是当不能很好判断何种材料本构模型适配试验数据的状态下，仅个人习惯做法是对于不同材料本构模型与试验数据进行多次拟合尝试，选择试验数据贴合最高或最关心数据段计算状态吻合的材料本构模型，例如计算项目以压缩趋势为主，需要包括单轴压缩或者等双轴拉伸数据进行拟合，选择压缩趋势最吻合而不是剪切数据拟合吻合度高的材料本构，更好的建议应该了解不同材料本构模型计算局限适用应变范围，如图4部分总结。
图4
个人工作使用过的CAE软件中，Abaqus相对于ANSYS在超弹体材料本构拟合中可以一次性拟合出多个本构模型曲线以方便观察选择比较，限于个人原因依旧以自己较熟悉ANSYS平台对试验数据进行超弹体材料曲线拟合基本流程进行说明，具体流程如图5所示。 (1)【Engineering Data】工具箱中查找到Hyperelastic Experimental中Uniaxial Test Data双击或者右键点击Include Property，将选中项添加到材料属性窗口。可以对其他测试数据类型重复操作（例如双轴测试数据、剪切测试数据等）。 (2) 将测试数据粘贴到“Table of Properties”窗口。 (3) 从【Engineering Data】工具箱中，选择相应超弹性模型进行曲线拟合。 (4) 右键Curve Fitting并执行“Solve Curve Fit”，将运行最小二乘法曲线拟合程序，找到最好的系数组合。 (5) 最小二乘法拟合可以选择归一化或者绝对误差法。 (6) 右键Curve Fitting，执行命令Copy Calculated Values to Property，完成参数录入。
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