1215钢动态应力-应变行为

系统研究了1215钢的热变形行为,分析了应变、应变速度和温度对钢的流变应力的影响规律.通过热模拟实验,研究分析了不同的应变速率和应变温度条件下1215钢的应力-应变曲线.以实验数据为基础,以Johnson-Cook本构模型为依据,讨论了拟合分析Johnson-Cook方程参数的方法.通过实验数据的拟合分析,得到了表达1215钢流变应力随应变、应变速度和形变温度的数学方程,为研究1215钢的动态应力-应变行为提供了基础.研究工作表明,理论计算与实验数据得到了较好的吻合.     

20CrMo材料本构模型及其有限元模拟

基于Johnson-Cook材料热黏塑性本构模型,通过准静态压缩力学实验确定20CrMo材料的本构模型应变强化项系数;通过正交切削实验并运用Oxley-Welsh切削理论分析确定模型的应变速率和热软化效应系数,由此建立20CrMo材料的热-黏塑性本构模型.在此基础上,以剪切失效为切屑分离准则,仿真分析正交切削条件下的切削温度及切削力.对比仿真结果与切削实验测试结果可知:最大相对误差在20％以内,说明仿真分析较精确,也说明了建立的20CrMo本构模型有较高的准确性.     

数字图像相关的不锈钢真实应力应变关系测量

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。     

激光冲击Johnson-Cook模型材料参数优化

采用Abaqus有限元软件,建立激光冲击718镍铬合金诱发的残余应力场非线性弹塑性有限元模型,实现激光冲击强化残余应力场的数值仿真.通过仿真分析及试验结果对照,说明以Johnson-Cook模型作为本构关系是可行的,激光冲击能形成残余压应力层,提高疲劳寿命,但由于应变率的差异,必须对JC模型材料参数进行优化,才能取得较精确的结果,并从激光功率密度对残余应力场的分析进一步加以验证.结果表明,提出的JC模型材料参数优化方法简单易行.     

45#钢热粘塑性本构参数的确定及应用

基于45#钢3种不同热处理状态的材料测试系统(MTS)和Hopkinson不同加载条件(应变率10-3~103/s)下的真应力-真应变曲线,利用最小二乘法拟合了Johnson-Cook本构关系中的待定参数,修正了应变率硬化指数,拟合的本构关系参数的计算值与实验数据比较,吻合很好.数值模拟结果与霍普金森压杆(SPHB)实验曲线的对比说明,修正的Johnson-Cook本构关系可以更真实地描述冲击载荷条件下45#钢的力学行为.在此基础上获得了本构关系参数与材料组织铁素体体积分数之间的定量关系,为高应变率载荷条件下使用的45#钢热处理工艺制定提供了科学依据.     

激光冲击718镍铬合金残余应力场试验及有限元分析

为提高718镍铬合金的疲劳强度,采用Nd:Glass强脉冲激光对其表面进行冲击强化处理.经X射线应力仪测试冲击区的残余应力场,利用Abaqus有限元软件,以Johnson-Cook(JC)模型作为本构关系,对其残余应力场进行分析计算.通过试验结果与仿真分析的对比,说明激光冲击能形成残余压应力层、提高疲劳寿命,选择JC模型作为本构关系是可行的,但由于应变率的差异,必须对JC模型材料参数数值进行优化,才能取得较精确的结果,并从激光冲击次数对残余应力场的分析进一步加以验证.结果表明,所提的JC模型材料参数优化方法简单易行.     

Johnson-Cook本构方程的参数标定

在Johnson-Cook本构方程的理论基础上,从一维应力波实验原理、实验设备及实验数据处理等方面对动态冲击压缩SHPB实验进行系统研究.论述根据准静态实验MTS和冲击压缩实验SHPB的实验数据标定Johnson-Cook本构方程中A、B、n、C、l/ε.plim、m等参数的方法.作为参数标定的实例,给出一个铝锂合金Johnson-Cook本构方程的实验标定参数,说明John-Cook模型的参数标定方法的实用性.     

X100管线钢管对7.62 mm穿甲弹抗侵彻性能的数值预报

由于局部恐怖袭击的威胁,油气管道对极端冲击载荷的防护备受关注。采用有限元计算的方法,在ABAQUS中建立直径1219 mm,壁厚14.8 mm的X100管线钢管对于7.62 mm穿甲弹钢芯弹垂直正撞击的计算模型,对其抗侵彻性能和失效机理进行研究。计算中初始撞击速度介于600～1000 m/s,X100钢的力学行为通过Johnson-Cook本构模型和断裂准则表征。获得了不同撞击速度下子弹的剩余速度和管线钢管的失效机理,并拟合得到了弹道极限。计算结果显示:钢管的失效模式为延性扩孔;弹道极限为685.7 m/s。其弹道极限小于步枪子弹的发射速度,应采用额外措施以提升该管道对于局部撞击的防护性能。     

基于Johnson-cook模型某航空16g座椅滑轨冲击动力学分析

座椅滑轨的动力学性能对座椅研制以及座椅装机认证是一个重要的参考因素。依据LY12CZ材料在三种不同应变率条件下的应力-应变试验数据,综合应用弹塑性理论和非线性动态有限元技术,识别出Johnson-Cook(J-C)材料本构模型参数,建立滑轨有限元计算模型。经计算分析,得出了滑轨及其与机体连接件的极限承载力及破坏模式,为后续结构设计和冲击试验提供参考。     

钢破片侵彻靶板弹道极限速度研究

使用数值计算与试验相结合的方法,首先利用非线性显示动力分析有限元程序LS-NYNA,建立了钢破片侵彻靶板的有限元模型,然后设计弹道极限速度(V50)试验,得到大量的试验数据.通过对比模型与试验结果,验证模型计算的准确性.最后利用模型计算结果拟合了弹道极限速度经验公式,并验证了现有的几种不同材料靶板等效厚度公式的准确性.     

考虑应变率效应的钢制车轮冲击仿真与试验

针对应变率效应对钢制车轮冲击性能的影响,通过对钢制轮毂进行不同应变率下的材料实验,拟合出综合考虑多种应变率的轮毂材料本构模型.基于该本构模型,根据GB/T 15704 1995建立13°冲击工况下钢制车轮冲击有限元模型,结合冲击物理试验对比分析冲击仿真结果,验证本构模型和冲击模型的正确性.提出一套基于冲击性能的高精度钢制车轮仿真分析方法,为我国汽车钢制车轮的设计与开发提供借鉴.     

TC18钛合金多次冲击损伤演化规律

为了探究TC18材料在多次冲击下的损伤演化规律,参考夏比冲击标准设计了三点弯冲击试验件,开展了多次冲击试验。通过动态拉伸试验以及两个应变水平的低周疲劳试验获得了TC18材料的Johnsonson-Cook本构模型、Lemaitre损伤模型中的材料参数,引入修正因子改进了Lemaitre损伤模型,并编写了子程序,基于Johnson-Cook本构模型和改进的Lemaitre损伤模型对试验件进行了多次冲击数值仿真。结果表明,采用改进的Lemaitre损伤模型的有限元仿真结果与试验结果符合较好,TC18材料在多次冲击下损伤变化呈现两个阶段——缓慢累积和迅速增长。     

爆炸成型杆式侵彻体对水介质间隔装甲侵彻的数值模拟

应用有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,对爆炸成型杆式侵彻体侵彻水介质间隔装甲的过程进行了数值模拟,并结合实验校核了数值模拟算法、模型及材料参数,使模拟结果与实验结果相吻合. 探讨了爆炸成型杆式侵彻体侵彻水介质间隔装甲的规律,以及不同药型罩结构和爆轰波形对杆式侵彻体侵彻性能的影响.     

钢/Al2O3陶瓷/钢轻型复合装甲板抗弹性能

为优化设计钢/Al2O3陶瓷/钢轻型复合装甲板,结合薄板冲塞的极限速度方程与Florence模型建立了钢/Al2O3陶瓷/钢轻型复合装甲板的抗弹极限速度预测模型. 根据模型,分析了不同面板、背板及陶瓷厚度组合对钢/Al2O3陶瓷/钢轻型复合装甲板抗弹极限速度的影响,并通过7.62mm普通钢芯弹侵彻钢/Al2O3陶瓷/钢复合装甲板试样实验验证了该模型的正确性. 结果表明,钢面板厚度小于1.0mm时,复合板抗弹极限速度计算值和实验值之间的相对误差在15%以下,陶瓷芯与钢背板的厚度比保持在1.5～4.5之间比较合理.     

B900FD-1型防弹钢板抗侵彻能力数值模拟

采用ANSYS／LS—DYNA有限元分析软件对B900FD—1型防弹钢板抗侵彻能力进行了数值模拟，对比分析了数值模拟结果与试验结果之间的异同，数值模拟结果表明采用Johnson—Cook本构模型能够较好地模拟金属类延性材料在强动栽荷作用下的物理力学特性．进一步采用数值分析方法对不同厚度的B900FD-1型防弹钢板进行了侵彻模拟，得到了500m／s子弹撞击速度下钢板的极限设计厚度．     

飞机壁板结构战伤的动力有限元仿真

根据已有实验方案分别建立了离散杆和射弹高速冲击飞机壁板结构的有限元模型,利用显式动力有限元计算程序进行了冲击损伤仿真。仿真得到的壁板损伤模式及尺寸结果与相应实验结果比较吻合,验证了仿真选用的Johnson-cook材料本构模型和Gruneison状态方程参数以及侵蚀接触算法的可靠性。     

低速撞击下矩形板动态断裂试验及数值仿真

在矩形板锥形冲头撞击试验的基础上,引入Johnson-Cook本构模型和失效模型,采用显式动力有限元方法对锥形冲头撞击过程中矩形板的响应规律以及断裂过程进行了计算.讨论了网格尺寸对于计算结果的影响,并对不同板厚矩形板的耐撞性能进行了比较.结果表明：所采用的材料参数及计算模型能够对撞击载荷下矩形板的动态断裂过程进行准确地预报;增加板厚能显著提高矩形板的耐撞性能及抗破坏能力.     

复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤研究

通过三维动力学有限元建立了复合材料蜂窝夹芯板在低速冲击作用下的渐进损伤分析模型。该模型中将蜂窝夹芯等效为均匀的正交各项异性材料。采用基于应变的Hashin三维失效准则和Yeh分层失效准则对面板损伤进行判断。使用部分刚度折减对损伤材料性能进行退化。利用用户子程序将损伤判据和刚度折减方案引入到ABAQUS软件中。模拟了复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤渐进过程,并与试验结果进行验证。证明了该方法的合理性,最后讨论了各种参数对冲击响应和冲击损伤的影响。     

避雷线预绞丝端口的电磁损耗分布分析

避雷线预绞丝端口所产生的电磁损耗是预绞丝端口高温的主要热源,局部高温可能导致避雷线发生损伤.基于避雷线与预绞丝之间接触点的实际分布特征,利用Comsol有限元分析软件构建预绞丝端口的三维电磁场仿真模型.通过仿真计算得到预绞丝端口的电磁损耗密度分布,并进行分析讨论.结合稳态温升实验与接触电阻测量实验对仿真模型的准确性进行验证.基于该仿真模型,探究了预绞丝端口电磁损耗与钢的相对磁导率和绞线绞合参数之间的关系.研究结果表明,仿真模型具有足够的准确性,误差没有超过8%.预绞丝端口的电磁损耗主要集中于避雷线与预绞丝之间的接触点,各排接触点的电磁损耗随着轴向距离的增加逐步递减.此外,预绞丝端口的电磁损耗与钢的相对磁导率、相邻接触点的轴向距离呈正相关.