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(jié)構(gòu)在強載荷作用下的響應(yīng)和破壞對武器和防護結(jié)構(gòu)的設(shè)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(yīng)變率、高溫等復(fù)雜載荷作用下的動態(tài)力學(xué)行為,建立一個能夠描述金屬材料在不同加載條件下力學(xué)行為的動態(tài)本構(gòu)模型和失效準(zhǔn)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(gòu)模型和失效準(zhǔn)則的精確性進行了評估。將JC本構(gòu)模型和失效準(zhǔn)則的預(yù)測結(jié)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(gòu)模型可以較準(zhǔn)確地描述中低應(yīng)變率和中低溫度范圍內(nèi)Mises材料的力學(xué)行為,對于非Mises材料在較高應(yīng)變率和較高溫度條件下真實應(yīng)力-真實應(yīng)變關(guān)系的預(yù)測結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)吻合得較差;JC失效準(zhǔn)則沒有考慮Lode角對斷裂應(yīng)變的影響,不能準(zhǔn)確預(yù)測金屬材料在不同加載條件下的失效行為。采用JC本構(gòu)模型和失效準(zhǔn)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(jié)果與實驗數(shù)據(jù)差別較大,進一步說明JC本構(gòu)模型和失效... 

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學(xué)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(gòu)模型及失效準(zhǔn)則的研究進展
        1.2.1 本構(gòu)模型
        1.2.2 失效準(zhǔn)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(gòu)模型評估
    2.1 引言
    2.2 JC本構(gòu)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(zhǔn)靜態(tài)真實應(yīng)力-真實應(yīng)變關(guān)系
        2.3.2 應(yīng)變率效應(yīng)
        2.3.3 溫度效應(yīng)
        2.3.4 失效準(zhǔn)則
    2.4 彈道實驗數(shù)據(jù)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 金屬新的動態(tài)本構(gòu)模型
    3.1 引言
    3.2 強度模型
        3.2.1 準(zhǔn)靜態(tài)真實應(yīng)力-真實應(yīng)變關(guān)系
        3.2.2 應(yīng)變率效應(yīng)
        3.2.3 溫度效應(yīng)
    3.3 失效準(zhǔn)則
    3.4 本構(gòu)模型各參數(shù)值的確定
    3.5 本構(gòu)模型預(yù)測與材料實驗數(shù)據(jù)比較
        3.5.1 準(zhǔn)靜態(tài)真實應(yīng)力-真實應(yīng)變關(guān)系
        3.5.2 應(yīng)變率效應(yīng)
        3.5.3 溫度效應(yīng)
        3.5.4 失效準(zhǔn)則
    3.6 本章小結(jié)
第4章 金屬動態(tài)本構(gòu)模型的驗證
    4.1 引言
    4.2 單單元驗證
    4.3 準(zhǔn)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(jié)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(jié)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(jié)果與討論
    4.6 本章小結(jié)
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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)果與討論
    5.7 能量分析
    5.8 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 未來工作展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)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(gòu)關(guān)系[J]. 郭子濤,高斌,郭釗,張偉.  爆炸與沖擊. 2018(04)
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[3]基于J-C模型的Q235鋼的失效準(zhǔn)則[J]. 郭子濤,舒開鷗,高斌,張偉.  爆炸與沖擊. 2018(06)
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[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(xué)報. 2014(04)
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[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(xué)報. 2013(03)
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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(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
[2]薄板沖壓回彈仿真計算及應(yīng)用技術(shù)研究[D]. 劉迪輝.湖南大學(xué) 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(xué)技術(shù)大學(xué) 2018



本文編號：3692279