金屬材料廣泛運用在國防工業(yè)和民用工程中,了解金屬結構在強載荷作用下的響應和破壞對武器和防護結構的設計和安全評估有著重要的意義。為了研究金屬材料在大變形、高應變率、高溫等復雜載荷作用下的動態(tài)力學行為,建立一個能夠描述金屬材料在不同加載條件下力學行為的動態(tài)本構模型和失效準則變得十分重要。本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新性成果如下:（1）對Johnson-Cook（JC）本構模型和失效準則的精確性進行了評估。將JC本構模型和失效準則的預測結果和2024-T351鋁合金、6061-T6鋁合金、OFHC銅、4340鋼、Ti-6A1-4V鈦合金、Q235軟鋼這六種金屬材料的實驗數(shù)據(jù)進行比較,發(fā)現(xiàn)JC本構模型可以較準確地描述中低應變率和中低溫度范圍內(nèi)Mises材料的力學行為,對于非Mises材料在較高應變率和較高溫度條件下真實應力-真實應變關系的預測結果與實驗數(shù)據(jù)吻合得較差;JC失效準則沒有考慮Lode角對斷裂應變的影響,不能準確預測金屬材料在不同加載條件下的失效行為。采用JC本構模型和失效準則對平頭彈正撞2024-T351鋁合金靶板進行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬結果與實驗數(shù)據(jù)差別較大,進一步說明JC本構模型和失效... 

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 金屬本構模型及失效準則的研究進展
        1.2.1 本構模型
        1.2.2 失效準則
    1.3 彈丸撞擊金屬靶板的研究進展
        1.3.1 實驗方法
        1.3.2 理論模型
        1.3.3 數(shù)值模擬
    1.4 研究中存在的問題
    1.5 本文的主要工作
第2章 JOHNSON-COOK本構模型評估
    2.1 引言
    2.2 JC本構模型
        2.2.1 模型簡介
        2.2.2 參數(shù)的確定
    2.3 材料實驗數(shù)據(jù)
        2.3.1 準靜態(tài)真實應力-真實應變關系
        2.3.2 應變率效應
        2.3.3 溫度效應
        2.3.4 失效準則
    2.4 彈道實驗數(shù)據(jù)
    2.5 本章小結
第3章 金屬新的動態(tài)本構模型
    3.1 引言
    3.2 強度模型
        3.2.1 準靜態(tài)真實應力-真實應變關系
        3.2.2 應變率效應
        3.2.3 溫度效應
    3.3 失效準則
    3.4 本構模型各參數(shù)值的確定
    3.5 本構模型預測與材料實驗數(shù)據(jù)比較
        3.5.1 準靜態(tài)真實應力-真實應變關系
        3.5.2 應變率效應
        3.5.3 溫度效應
        3.5.4 失效準則
    3.6 本章小結
第4章 金屬動態(tài)本構模型的驗證
    4.1 引言
    4.2 單單元驗證
    4.3 準靜態(tài)金屬圓棒拉伸實驗的數(shù)值模擬
        4.3.1 有限元模型
        4.3.2 結果與討論
    4.4 平頭彈撞擊金屬靶板的數(shù)值模擬
        4.4.1 有限元模型
        4.4.2 結果與討論
    4.5 球頭彈撞擊金屬靶板的數(shù)值模擬
        4.5.1 有限元模型
        4.5.2 結果與討論
    4.6 本章小結
第5章 金屬靶板抗彈性能的數(shù)值模擬
    5.1 引言
    5.2 單層金屬靶板抗彈性能
        5.2.1 有限元模型
        5.2.2 結果與討論
    5.3 零接觸等厚雙層金屬靶板抗彈性能
        5.3.1 有限元模型
        5.3.2 結果與討論
    5.4 非等厚雙層金屬靶板抗彈性能
        5.4.1 有限元模型
        5.4.2 結果與討論
    5.5 間隙雙層金屬靶板抗彈性能
        5.5.1 等厚間隙雙層金屬靶板的數(shù)值模擬
        5.5.2 不等厚間隙雙層靶的數(shù)值模擬
    5.6 多層金屬靶板抗彈性能
        5.6.1 有限元模型
        5.6.2 結果與討論
    5.7 能量分析
    5.8 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 本文工作總結
    6.2 未來工作展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于J-C模型的Q235鋼的動態(tài)本構關系[J]. 郭子濤,高斌,郭釗,張偉.  爆炸與沖擊. 2018(04)
[2]平頭彈穿透接觸式雙層金屬板的理論研究[J]. 任善良,文鶴鳴,周琳.  高壓物理學報. 2018(03)
[3]基于J-C模型的Q235鋼的失效準則[J]. 郭子濤,舒開鷗,高斌,張偉.  爆炸與沖擊. 2018(06)
[4]Q235鋼材在不同應變率下力學性能的試驗研究[J]. 陳俊嶺,舒文雅,李金威.  同濟大學學報(自然科學版). 2016(07)
[5]鎂合金MB2在高應力三軸度下的拉伸破壞行為研究[J]. 賈東,莫軍,黃西成,胡文軍.  實驗力學. 2016(01)
[6]平頭彈穿透間隙式雙層靶的穿甲模式[J]. 劉兵,陳小偉.  爆炸與沖擊. 2016(01)
[7]平頭彈丸撞擊下薄金屬靶板Wen-Jones模型的進一步研究（英文）[J]. 王桂嶺,文鶴鳴.  高壓物理學報. 2014(04)
[8]Q235B鋼Johnson-Cook模型參數(shù)的確定[J]. 林莉,支旭東,范鋒,孟上九,蘇俊杰.  振動與沖擊. 2014(09)
[9]卵形彈撞擊厚金屬靶的侵徹與貫穿[J]. 吳喬國,文鶴鳴.  高壓物理學報. 2013(03)
[10]Inconel 625合金Johnson-Cook本構模型的一種改進[J]. 俞秋景,劉軍和,張偉紅,于連旭,劉芳,孫文儒,胡壯麒.  稀有金屬材料與工程. 2013(08)

博士論文
[1]錐頭彈丸正撞擊下金屬靶板破壞模式的理論和數(shù)值模擬研究[D]. 孫煒海.中國科學技術大學 2009
[2]薄板沖壓回彈仿真計算及應用技術研究[D]. 劉迪輝.湖南大學 2005

碩士論文
[1]平頭彈穿透雙層金屬板的理論與數(shù)值模擬研究[D]. 任善良.中國科學技術大學 2018



本文編號：3692279