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落石冲击能量对山区桥梁损伤的影响 被引量:10
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作者 顾乡 余志祥 +1 位作者 赵雷 许浒 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期1131-1137,共7页
为研究落石对桥梁冲击破坏严重的问题,建立了HJC(Holmquist Johnson Cook)损伤本构模型,运用非线性显示动力分析软件LS-DYNA对典型的山区桥梁在落石冲击条件下进行碰撞分析.在此基础上,对落石冲击能量进行分级,并对外套钢板和增加素混... 为研究落石对桥梁冲击破坏严重的问题,建立了HJC(Holmquist Johnson Cook)损伤本构模型,运用非线性显示动力分析软件LS-DYNA对典型的山区桥梁在落石冲击条件下进行碰撞分析.在此基础上,对落石冲击能量进行分级,并对外套钢板和增加素混凝土保护层两种防护措施进行了对比研究.研究结果表明,落石潜在危险能量为2 500 k J;当采用外套钢板措施时,侵彻率由原来的37.78%下降到13.89%,混凝土体积损伤减少30%;当采用素混凝土保护层措施时,侵彻率进一步下降到6.11%,混凝土体积损伤减少76%. 展开更多
关键词 落石冲击 山区桥梁 冲击能量 损失体积 HJC(Holmquist Johnson cook)模型
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Johnson-Cook材料模型参数的实验测定 被引量:64
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作者 范亚夫 段祝平 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2003年第5期40-43,共4页
介绍一种通过Hopkinson拉伸实验、圆筒爆炸试验和计算机仿真来确定Johnson-Cook材料模型中相关常数的方法.
关键词 Johnson—cook材料模型 实验测定 Hopkinson拉伸实验 圆筒爆炸试验 计算机仿真 参数
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国产C30混凝土考虑率型微损伤演化的改进Johnson-Cook强度模型 被引量:14
3
作者 施绍裘 王永忠 王礼立 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期3250-3257,共8页
采用Instron1342液压伺服试验机和改进的SHPB技术对国产C30混凝土进行了应变率在一定宽广范围的一维应力下力学性能试验,采用Johnson-Cook强度模型的框架,确定适用于大变形、高应变率及高压下混凝土数值计算的等效强度模型的率相关参数... 采用Instron1342液压伺服试验机和改进的SHPB技术对国产C30混凝土进行了应变率在一定宽广范围的一维应力下力学性能试验,采用Johnson-Cook强度模型的框架,确定适用于大变形、高应变率及高压下混凝土数值计算的等效强度模型的率相关参数及其他材料常数。由对C30混凝土的大量试验表明,混凝土损伤演化是同时依赖于应变与应变率的率相关过程,提出适用于工程应用的率型损伤演化律来描述C30混凝土的损伤演化过程,并确定了损伤演化常数。由于材料参数小于1,对应于材料的冲击韧化的过程,与国产C30混凝土动态试验结果相吻合。 展开更多
关键词 岩土力学 微损伤演化 Johnson-cook强度模型 C30混凝土
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AZ31B镁合金断裂应变与应力三轴度的关系研究 被引量:13
4
作者 周梦成 冯飞 +4 位作者 胡建华 雷雨 何鹏 黄尚宇 邹方利 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期694-698,共5页
对AZ31B镁合金光滑圆棒和缺口圆棒进行了系列准静态拉伸试验,采用ABAQUS对各试样拉伸过程进行了模拟分析。拟合得到了Johnson-Cook断裂失效模型的部分材料常数,建立了AZ31B镁合金断裂应变与应力三轴度的关系模型。将建立的失效模型输入... 对AZ31B镁合金光滑圆棒和缺口圆棒进行了系列准静态拉伸试验,采用ABAQUS对各试样拉伸过程进行了模拟分析。拟合得到了Johnson-Cook断裂失效模型的部分材料常数,建立了AZ31B镁合金断裂应变与应力三轴度的关系模型。将建立的失效模型输入到ABAQUS中进行仿真模拟,模拟结果与试验结果基本一致,验证了断裂失效模型的正确性。 展开更多
关键词 AZ31B镁合金 准静态拉伸试验 Johnson-cook失效模型 有限元模拟
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爆炸成型弹丸成型过程中的断裂数值模拟及机理分析 被引量:10
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作者 丁力 蒋建伟 +1 位作者 门建兵 王树有 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期417-423,共7页
为研究爆炸成型弹丸(EFP)轴向断裂机理,采用有限元分析软件LS-DYNA,引入Johnson-Cook失效模型及自适应算法,对典型EFP装药结构不同外曲率球缺形药型罩OFHC铜EFP成型过程中的断裂进行数值模拟,并通过实验进行验证。采用应力波理论分析了... 为研究爆炸成型弹丸(EFP)轴向断裂机理,采用有限元分析软件LS-DYNA,引入Johnson-Cook失效模型及自适应算法,对典型EFP装药结构不同外曲率球缺形药型罩OFHC铜EFP成型过程中的断裂进行数值模拟,并通过实验进行验证。采用应力波理论分析了长杆形EFP轴向断裂机理并确定了速度梯度断裂临界值。研究结果表明:基于Johnson-Cook失效模型及自适应算法,采用LS-DYNA软件可较好地模拟EFP成型过程中的断裂现象;对于特定EFP装药结构的球缺形药型罩,存在药型罩曲率临界值使长杆形EFP发生轴向断裂;应力波理论计算所得速度临界值(60~83 m/s)与数值模拟所得EFP速度梯度断裂临界值(76 m/s)吻合较好。该研究结果对OFHC铜EFP的设计具有参考意义,理论分析方法可应用于确定长杆形EFP的速度梯度断裂临界值,并为新材料在EFP药型罩中的应用提供参考。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 爆炸成型弹丸 数值模拟 实验验证 断裂机理 Johnson-cook失效模型
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数字图像相关的不锈钢真实应力应变关系测量 被引量:10
6
作者 白鹏翔 倪英荐 雷冬 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第13期5240-5246,共7页
工程上广泛应用的名义应力应变曲线,在材料发生大变形时,由于应力和应变不再沿着试件均匀分布,因而不能真实反映材料在塑性阶段的本构关系。在不锈钢标准板的拉伸试验中连续采集试件散斑表面的数字图像,采用数字图像相关技术对序列数字... 工程上广泛应用的名义应力应变曲线,在材料发生大变形时,由于应力和应变不再沿着试件均匀分布,因而不能真实反映材料在塑性阶段的本构关系。在不锈钢标准板的拉伸试验中连续采集试件散斑表面的数字图像,采用数字图像相关技术对序列数字图像进行相关运算以获得其每个变形状态下的变形场,得到了整个拉伸过程中试件的变形形态。以光学虚拟引伸计的方法分别测量横向和竖向的实时应变数据,结合体积不变理论计算得到真实应力应变曲线。采用Johnson-Cook材料模型对真实应力应变曲线进行拟合,得到了塑性本构关系;最后根据以上实验结果和真实应力应变曲线获取了材料的力学特性参数。实验结果表明了基于数字图像相关方法对不锈钢真实应力应变关系测量的有效性和可靠性,对实验结果的真实应力应变曲线后处理,获得不锈钢材料的弹性模量为169 GPa,屈服强度为236.8 MPa,并获得了Johnson-Cook简化模型的所有三个参数A、B和n的数值。 展开更多
关键词 真实应力应变关系 数字图像相关 弹塑性本构 Johnson-cook材料模型
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2024铝合金高温损伤模型的建立及其应用 被引量:9
7
作者 王新云 石婵 +2 位作者 邓磊 金俊松 石晓梅 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期120-127,共8页
针对2024铝合金在其高温拉伸过程中颈缩现象显著,实验测得的应力-应变曲线并不能准确反映材料的真实应力应变关系的问题,通过分析高温拉伸曲线中的流变软化现象及微观组织演化规律,认为动态回复和损伤是导致材料软化的主要机制,提出了... 针对2024铝合金在其高温拉伸过程中颈缩现象显著,实验测得的应力-应变曲线并不能准确反映材料的真实应力应变关系的问题,通过分析高温拉伸曲线中的流变软化现象及微观组织演化规律,认为动态回复和损伤是导致材料软化的主要机制,提出了一种“去耦合”方法求解真实应力-应变曲线。采用由Avrami方程求解所得的动态回复曲线作为高温下“无损伤”2024铝合金的应力应变关系,并引入Johnson-Cook损伤模型描述2024铝合金高温损伤演化过程。利用ABAQUS有限元模拟软件,集成上述应力应变关系和损伤模型,预测了2024铝合金拉伸断裂和方盒件热拉深成形破裂过程。其预测结果和实验基本一致。 展开更多
关键词 铝合金 高温变形 Johnson-cook损伤模型 动态回复 拉深成形
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小型双脉冲发动机金属膜片的承压与破裂 被引量:9
8
作者 徐明 封锋 +1 位作者 曹钦柳 党建涛 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期109-119,共11页
为了得到双脉冲发动机隔舱处金属膜片的适宜结构,本文中采用Johnson-Cook材料损伤模型对不同规格金属膜片的承压、破裂过程进行了数值模拟,确定某种规格金属膜片满足设计要求。针对符合要求的金属膜片结构,设计了一套测双向测压装置,对... 为了得到双脉冲发动机隔舱处金属膜片的适宜结构,本文中采用Johnson-Cook材料损伤模型对不同规格金属膜片的承压、破裂过程进行了数值模拟,确定某种规格金属膜片满足设计要求。针对符合要求的金属膜片结构,设计了一套测双向测压装置,对金属膜片的承压、破裂过程依次进行试验。验证了所采用的金属膜片在一脉冲工作时其结构完整没有发生破裂,在二脉冲工作时金属膜片沿着预制刻痕破裂且没有金属碎片脱离,承压和破裂均能满足发动机正常工作要求。通过数值模拟和实验进行对比,发现得到的结果接近,说明采用本文的数值模拟方法研究金属膜片承压与破裂是可行的。通过数值模拟发现,在相同金属膜片厚径比时,随着金属膜片直径的增大,破裂时所需的压强先增大后减小再增大。 展开更多
关键词 双脉冲发动机 金属膜片 Johnson-cook损伤模型 破裂规律
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杆式EFP用钽钨合金JC失效模型参数 被引量:7
9
作者 门建兵 卢易浩 +2 位作者 蒋建伟 付恒 韩伟 《高压物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期134-141,共8页
针对目前数值仿真不能有效预测钽钨合金药型罩聚能装药杆式爆炸成型弹丸(Explosive formed projectile,EFP)的爆炸成型和断裂问题,开展了钽钨合金材料在不同应力、应变率以及温度条件下的力学性能实验,通过实验数据拟合得到了材料的John... 针对目前数值仿真不能有效预测钽钨合金药型罩聚能装药杆式爆炸成型弹丸(Explosive formed projectile,EFP)的爆炸成型和断裂问题,开展了钽钨合金材料在不同应力、应变率以及温度条件下的力学性能实验,通过实验数据拟合得到了材料的Johnson-Cook失效模型参数。基于LS-DYNA嵌入该套模型参数开展了典型球缺钽钨药型罩EFP的成型仿真,通过同结构聚能装药静爆脉冲X射线摄影实验对仿真形成的EFP形状和速度计算结果进行对比验证。结果表明:将实测Johnson-Cook失效模型参数应用于杆式EFP成型的数值仿真时,各项成型参数的计算结果(形状、速度等)与实验结果的相对误差均小于9%,实现了对杆式EFP成型及断裂的准确预测。 展开更多
关键词 爆炸成型弹丸 钽钨合金 Johnson-cook失效模型
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675装甲钢的静动态力学行为与J-C模型参数拟合确定 被引量:5
10
作者 马铭辉 余毅磊 +3 位作者 蒋招绣 王晓东 王江波 高光发 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期596-603,共8页
为研究675高强装甲钢在受到弹丸冲击后的动态响应问题,需要确定一套适用于侵彻仿真计算的675装甲钢的材料模型.通过开展675装甲钢的动静态力学性能试验和材料断裂实验,并且根据实验结果对675装甲钢材料的Johnson-Cook本构模型和失效模... 为研究675高强装甲钢在受到弹丸冲击后的动态响应问题,需要确定一套适用于侵彻仿真计算的675装甲钢的材料模型.通过开展675装甲钢的动静态力学性能试验和材料断裂实验,并且根据实验结果对675装甲钢材料的Johnson-Cook本构模型和失效模型参数进行了拟合.同时,根据弹道试验建立了仿真侵彻模型,将数值计算结果与试验结果进行了对比。结果表明:通过材料性能实验得到的675装甲钢的Johnson-Cook本构和失效模型应用于弹靶侵彻的数值仿真时,得到的仿真结果与弹道试验结果的平均误差为6.5%,最大误差不超过10%,拟合得到的Johnson-Cook本构模型和失效模型参数的可靠性较高,对675装甲钢在冲击载荷下的仿真计算具有重要意义. 展开更多
关键词 675装甲钢 Johnson-cook本构模型 Johnson-cook失效模型 应力三轴度
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刨削式吸能结构用45号钢高应变率高温力学行为与本构模型研究 被引量:6
11
作者 何晓蕾 司志强 +3 位作者 陈璇臻 彭珊 彭勇 许平 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期215-222,共8页
为研究刨削式吸能结构用45号钢在不同应变率和不同温度下的力学行为,对该材料进行实验与本构模型研究。开展在不同应变率下(10-4 s-1~1 500 s-1)和不同温度下(300~600℃)的拉伸实验。研究结果表明:刨削式吸能结构用45号钢为应变率敏... 为研究刨削式吸能结构用45号钢在不同应变率和不同温度下的力学行为,对该材料进行实验与本构模型研究。开展在不同应变率下(10-4 s-1~1 500 s-1)和不同温度下(300~600℃)的拉伸实验。研究结果表明:刨削式吸能结构用45号钢为应变率敏感型材料。随着应变率的提高,材料屈服强度和极限强度有着明显提高,而温度升高则会使材料软化降低材料强度。基于实验结果,建立Johnson-Cook(J-C)本构模型来描述材料流变应力与应变率和温度之间的关系,并对温度软化参数进行线性修正,对率敏感性参数进行了二元二次回归修正。误差分析表明修正后的J-C本构模型在预测不同应变率下材料的力学特性时有更高的精确度。 展开更多
关键词 刨削式吸能结构用45号钢 SHTB 本构模型 Johnson-cook修正模型
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基于修正JC模型的船用Q345B钢动态本构研究 被引量:6
12
作者 罗刚 谢伟 李德聪 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2020年第5期823-826,共4页
为得到一种适用于船用钢动态本构模型的一般形式及其构造方法,对船用Q345B钢进行了静态拉伸及SHPB(Hopkinson压杆)试验,获得了应变率在0.0002~1680 s-1范围内材料的应力-应变曲线.基于实验数据特征及Johnson-Cook材料本构模型构造思想,... 为得到一种适用于船用钢动态本构模型的一般形式及其构造方法,对船用Q345B钢进行了静态拉伸及SHPB(Hopkinson压杆)试验,获得了应变率在0.0002~1680 s-1范围内材料的应力-应变曲线.基于实验数据特征及Johnson-Cook材料本构模型构造思想,提出了适用于Q345B钢动态本构模型的一般形式.采用Matlab编程,获得了Q345B钢的新动态本构模型方程及参数.结果表明:文中提出的本构模型方程与材料实验更加吻合,从低应变率到高应变率均具有良好适应性,且其构造方法也具有通用性. 展开更多
关键词 Johnson-cook材料模型 动态本构模型 屈服应力 应变率
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考虑应力三轴度影响的X80管线钢延性断裂研究 被引量:4
13
作者 李乃贤 朱立 +2 位作者 贾彬 张豫 邓淞文 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期206-213,共8页
为了得到X80管线钢在不同应力三轴度下的延性断裂特征,通过标准拉伸试件的准静态拉伸试验标定了X80管线钢的Johnson-Cook本构模型参数。通过不同应力三轴度下的准静态试验和有限元分析得到了各试件的平均应力三轴度和断裂应变,并得到了... 为了得到X80管线钢在不同应力三轴度下的延性断裂特征,通过标准拉伸试件的准静态拉伸试验标定了X80管线钢的Johnson-Cook本构模型参数。通过不同应力三轴度下的准静态试验和有限元分析得到了各试件的平均应力三轴度和断裂应变,并得到了应力三轴度对断裂应变、抗拉强度和延性的影响规律。结果表明,建立的X80管线钢本构模型与失效模型能够较好地表征X80管线钢在不同应力三轴度下的力学行为与断裂特征。在不同的应力三轴度区间内,X80管线钢的断裂应变与平均应力三轴度的关系满足不同的函数类型,当应力三轴度为0.80~1.56时为递减的Johnson-Cook失效模型函数,当应力三轴度为0~0.80时为递增的线性函数,当应力三轴度为-1/3~0时为递减的幂函数。X80管线钢的抗拉强度与应力三轴度的函数关系满足二次函数的分布形式并单调递增,而延性随着应力三轴度的增加而降低。 展开更多
关键词 X80管线钢 应力三轴度 Johnson-cook失效模型 应力-应变曲线 抗拉强度
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3D打印Ti6Al4V多孔材料压缩性能 被引量:4
14
作者 张冬云 胡松涛 +1 位作者 陈润平 张泰 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1275-1283,共9页
根据人体自然骨的受力情况,运用拓扑优化与激光选区熔化技术相结合的方法设计制造一系列多孔材料,采用实验和模拟的方法对其中孔隙率为50%,胞元尺寸分别为3、4、6 mm的钛合金多孔材料的压缩性能进行研究.建立准静态压缩模型,引入Johnson... 根据人体自然骨的受力情况,运用拓扑优化与激光选区熔化技术相结合的方法设计制造一系列多孔材料,采用实验和模拟的方法对其中孔隙率为50%,胞元尺寸分别为3、4、6 mm的钛合金多孔材料的压缩性能进行研究.建立准静态压缩模型,引入Johnson-Cook损伤模型,获得压缩过程中材料局部失效特征.研究结果显示,多孔材料的变形失效行为由线弹性、平台以及失效3个阶段组成,模拟和压缩实验获得的多孔材料抗压强度相近.在多孔材料变形失效模拟过程中,胞元连接处以及中央粗柱产生塑性铰,并表现出独特的分阶段塑性变形以及断裂特征,因此多孔材料在平台阶段保持较高承载能力,最终多孔材料因斜向断裂带的产生而完全失效. 展开更多
关键词 多孔材料 有限元分析 Johnson-cook损伤模型 压缩性能 变形和失效行为 钛合金
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渗碳热处理后18CrNiMo7–6合金钢表面变质层J–C损伤失效参数研究
15
作者 陈雷 张建伟 王冰冰 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第18期66-72,共7页
合金钢在经过渗碳热处理后会在表面形成变质层。在表面变质层内,材料的力学性能沿深度方向发生变化。针对渗碳热处理后的18CrNiMo7-6合金钢的表面变质层,提出了确定Johnson-Cook损伤参数分层测试方法。通过对材料变质层进行分层线切割,... 合金钢在经过渗碳热处理后会在表面形成变质层。在表面变质层内,材料的力学性能沿深度方向发生变化。针对渗碳热处理后的18CrNiMo7-6合金钢的表面变质层,提出了确定Johnson-Cook损伤参数分层测试方法。通过对材料变质层进行分层线切割,得到不同变质层深度下的薄板试样;为获得不同应力三轴度下的拉伸结果,预制了不同断裂方向的拉伸剪切试样,通过试验与仿真相结合的方法,确定了考虑应变累积效应的应力三轴度并测定了材料失效应变与应力三轴度的关系;采用宽脉冲拉伸系统测定了拉伸试样的失效应变与应变率的关系。研究结果表明,同一层材料的失效应变随应力三轴度的增大而减小,在同一应力三轴度水平下,失效应变随层深增大而增大;不同层深处的试样均具有明显的应变率弱化效应,且在同一应变率水平下,失效应变随层深增大而增大;基于测量参数的拉伸过程数值仿真与试验数据的对比验证了所测定参数的准确性。 展开更多
关键词 渗碳热处理 18CrNiMo7-6合金钢 表面变质层 Johnson-cook损伤模型 数字图像相关技术
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Al基含能结构材料的Johnson-Cook本构模型及失效参数研究 被引量:1
16
作者 陈春林 马坤 +8 位作者 杨锦程 曹进 尹立新 冯娜 高鹏飞 汪存显 李顺 周刚 钱秉文 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期782-794,共13页
利用万能实验机和Hopkinson杆装置测试了Al基含能结构材料在不同温度下的静动态力学性能,分析实验结果得到了温度效应和应变率效应对材料力学性能的影响及该合金的Johnson-Cook本构模型参数.结合二维数字图像相关(DIC)方法,研究了Al基... 利用万能实验机和Hopkinson杆装置测试了Al基含能结构材料在不同温度下的静动态力学性能,分析实验结果得到了温度效应和应变率效应对材料力学性能的影响及该合金的Johnson-Cook本构模型参数.结合二维数字图像相关(DIC)方法,研究了Al基含能结构材料的失效应变与应力三轴度及温度之间的关系,得到了该合金的Johnson-Cook失效模型参数.通过平面撞击实验获得了Al基含能结构材料粒子速度和应力波波速之间的经验线性关系和该合金的Grüneisen系数.基于实验获得的材料本构关系和状态方程参数,完成了Al基含能结构材料超高速撞击多层间隔薄钢板的数值模拟,结果表明,数值模拟中靶板的毁伤模式、破孔直径及弹坑主要散布区和实验结果吻合. 展开更多
关键词 力学性能 HOPKINSON杆 DIC方法 Al基含能结构材料 Johnson-cook本构模型 Johnson-cook失效模型 状态方程
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修正金属本构模型在超高速撞击模拟中的应用 被引量:3
17
作者 马坤 李名锐 +2 位作者 陈春林 沈子楷 周刚 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期98-110,共13页
为更加准确地计算93钨合金弹超高速撞击Q345钢板问题,构建了修正的金属本构模型。引入GRAY三相物态方程描述材料相态变化,采用Johnson-Cook强度模型描述撞击后期材料的力学行为。结合封加波损伤演化模型以及Johnson-Cook失效模型描述不... 为更加准确地计算93钨合金弹超高速撞击Q345钢板问题,构建了修正的金属本构模型。引入GRAY三相物态方程描述材料相态变化,采用Johnson-Cook强度模型描述撞击后期材料的力学行为。结合封加波损伤演化模型以及Johnson-Cook失效模型描述不同应力三轴度下材料的拉伸、剪切失效行为;引入曹祥提出的断裂演化模型,描述材料失效后应力归零的过程。通过对比超高速撞击数值模拟结果与实验结果,验证了本构模型的适用性,并进一步分析了典型弹靶撞击条件下破片群的空间分布特征。研究结果表明:基于修正金属本构模型获得的超高速撞击靶板穿孔直径、弹体侵蚀长度、破片群扩展速度结果与实验结果一致;GRAY三相物态方程能够相对准确地给出弹体撞击首层靶板以及剩余弹体、破片群撞击第2层靶板时弹靶材料的熔化情况;封加波损伤演化模型能够准确判断超高速撞击过程中靶板是否产生层裂破坏;综合封加波损伤演化模型、Johnson-Cook失效模型以及曹祥提出的断裂演化模型后,数值模拟获得的破片群撞击后效靶板的穿孔面积与累积数量的统计曲线结果与实验结果一致;获得了典型条件下的柱形93钨弹体超高速撞击Q345靶板破片群空间分布结果,破片群的前端具有较高的质量、轴向动量以及横向动量(绝对值)。 展开更多
关键词 超高速撞击 GRAY物态方程 封加波损伤演化模型 Johnson-cook失效模型 断裂演化模型
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三维弹塑性轮轨滑动接触热机耦合分析 被引量:3
18
作者 杨冰 戎有鑫 +2 位作者 阳光武 肖守讷 朱涛 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期208-218,共11页
为提高轮轨滑动接触热响应分析的准确性,基于Johnson-Cook材料模型,充分考虑含摩擦因数在内多种材料属性的温度相关性、3种热传递方式和轮轨实际廓形,建立了全比例三维弹塑性轮轨滑动接触有限元模型,采用完全耦合法对滑动接触状态下的... 为提高轮轨滑动接触热响应分析的准确性,基于Johnson-Cook材料模型,充分考虑含摩擦因数在内多种材料属性的温度相关性、3种热传递方式和轮轨实际廓形,建立了全比例三维弹塑性轮轨滑动接触有限元模型,采用完全耦合法对滑动接触状态下的轮轨进行热机耦合分析;研究了车轮以1m·s^(-1)速度沿钢轨滑行0.1s时的轮轨温度场和应力场分布特性,分析了轴重、相对滑动速度对轮轨接触区温度场的影响,得到了热影响层深度、热影响层宽度、轮轨表层温度随轴重、相对滑动速度的变化关系。分析结果表明:轮轨最大等效应力发生在次表层接触斑中心处,车轮表层最高温度发生在接触斑后半部分中心处,车轮表层最高温度为848℃,钢轨表层最高温度为768℃,钢轨表层最高温度低于车轮表层最高温度;轮轨热影响层很薄,车轮热影响层深度约为4.22mm,钢轨热影响层深度约为3mm;轮轨热影响层深度随轴重增大无明显变化,而宽度随轴重的增大而增大,轮轨热影响层深度随相对滑动速度的增大而减小,而宽度随相对滑动速度增大无明显变化,轮轨表层温度随轴重和相对滑动速度的增大而增大,且相对滑动速度对轮轨热响应影响更大。全比例三维弹塑性轮轨滑动接触有限元模型及热机完全耦合法能够更加准确地预测轮轨滑动接触热响应,对合理开展轮轨热损伤和热疲劳研究具有重要意义。 展开更多
关键词 车辆工程 轮轨热响应 热机耦合 滑动接触 Johnson-cook材料模型 温度
原文传递
TC4钛合金惯性摩擦焊接过程的数值模拟 被引量:2
19
作者 李潍 李慎华 +2 位作者 贾成阁 毕海峰 关英俊 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期27-32,共6页
文摘基于ABAQUS有限元分析软件,建立了TC4钛合金的惯性摩擦焊(IFW)焊接过程的二维轴对称模型,通过确立Johnson-Cook损伤模型以及ALE技术对TC4钛合金的惯性摩擦焊焊接过程进行了热力耦合分析,发现TC4惯性摩擦焊在0.2 s内温度升高到200~30... 文摘基于ABAQUS有限元分析软件,建立了TC4钛合金的惯性摩擦焊(IFW)焊接过程的二维轴对称模型,通过确立Johnson-Cook损伤模型以及ALE技术对TC4钛合金的惯性摩擦焊焊接过程进行了热力耦合分析,发现TC4惯性摩擦焊在0.2 s内温度升高到200~300℃,0.5 s左右温度升高到1 100~1 200℃之后温度升高趋于平缓,到达峰值后温度缓慢下降,焊接完成。轴向缩短量在0.6 s内非常小,温度达1 100~1 200℃(0.6~1.2 s)轴向缩短量增长十分快并基本达到峰值,1.2~1.4 s由于粘结作用温度不再升高轴向缩短量增加缓慢,1.4 s后焊接基本完成轴向缩短量不再增加。初始阶段轴向应力基本没有变化,随着温度升高(0.2~0.5 s)压应力在中心区域增大,0.5~1.2 s内边缘形成拉应力,中心区域应力集中愈发明显,1.2 s后拉应力明显增加。而径向应力随着温度的升高中心应力明显高于外侧并使金属向两侧流动。这就可以得出飞边形成主要是因为高温、轴向应力以及径向应力共同复杂作用而形成的结果。模拟结果基本与实际相符,对提高惯性摩擦焊焊接质量提供了重要的参考作用。 展开更多
关键词 TC4 惯性摩擦焊 数值模拟 Johnson-cook损伤模型 ALE技术
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超高强度钢板热冲压同步淬火阶段材料模型的构建与实验分析 被引量:2
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作者 尚欣 周杰 +1 位作者 高飞 庞立娟 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第23期23132-23138,23143,共8页
实验材料为超高强度钢板BR1500HS,利用Gleeble-1500D 热模拟实验机,对该材料在300-600℃温度区间内分别以0.03,0.3,0.6和1s^-1的应变速度进行高温拉伸变形实验,获得了该实验条件下流变应力的变化规律.结果表明,变形温度的降低和应变速... 实验材料为超高强度钢板BR1500HS,利用Gleeble-1500D 热模拟实验机,对该材料在300-600℃温度区间内分别以0.03,0.3,0.6和1s^-1的应变速度进行高温拉伸变形实验,获得了该实验条件下流变应力的变化规律.结果表明,变形温度的降低和应变速率的增大都会使流变应力增大,但流变应力随变形量的增加达到峰值后逐渐趋于稳定.基于应力-应变数据构建BR1500HS同步淬火阶段Johson-Cook材料模型,依据此模型对热成形同步淬火阶段进行数值模拟,分析成形件及模具温度场的变化.在实验生产中,模具冷却系统使成形件在保压的同时温度迅速下降,实现其淬火过程,使材料发生马氏体相变,提高成形件的强度.为了实现超高强度钢的热成形同步淬火过程,采用同步冷却热成形系统,通过水流速度及保压时间,使零件马氏体分布均匀化. 展开更多
关键词 超高强度钢板 同步淬火 Johson-cook材料模型 数值模拟 热冲压实验
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