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1、力学与实践年第卷、匕,,一〔》一,,,,一气,什一材料模型参数的实验测定范‘·卞‘亚夫段祝平,中国科学院力学研究所实验室,北京中国兵器、业研究所,包头,摘要介绍一种通过拉伸实验、圆筒爆炸试验和其中了氏二即汪力与等效应力的比值,计算机仿真来确定一材料模损伤参数一△习扩一‘时断裂发生式电型中相关常数的方艺法△为积分循环期间的等效塑性应变增量,,关键词拉伸实验圆筒爆炸试验计算机仿真前者可由拉伸实验确定材料常数,而后者则由圆筒爆炸试验来完成相关系数的确定引言一材料模型是一个能反映应变率强化效应拉伸实验和温升软化效应的理想刚塑性强化模型由于此模型参量段
2、一分离式装置是测定材料应力应,、太多在实际使用中受到不同程度的限制特别是从事计算变关系曲线的基本设备根据一维弹性波理论,这个实验可”‘一,的工程技术人员多半都是参考国外的现有工作来给出相关的获得材料在应变率达、护犷动载下的。曲线进,材料常数的这势必给计算结果的可信度带来质疑木文介绍而确定式中的,,。,,二作为一个算例,图给出的方法主要由三部分组成由拉伸实验确定的是两种不同热处理工艺条件下材料的一曲线,表一,材料的力学性能由圆筒爆炸试验获取高速摄影胶片进、列出了相关的测试数据材料的硬化指数应变率敏感指一,而获得圆筒膨胀半径与时间的关系曲线头通过
3、数,,和温度软化指数可通过下面的式式式获得计算机仿真再现圆筒爆炸试验的全过程,并调节相关材料参数使其与高速摄影胶片完全吻合,进而确定一半花票模型中的相关材料常数鞍一产材料模型实际上由两部分内容组成只侧岌￡公第一部分只涉及应力和乒扣。。””‘八仁‘一一。。〔引丫’六孟下其中为流动应力理为等效塑性应不次。,一、臀、为相对等效塑性应变率取二‘变扩勃龟日,,一界一界为无量纲温度其中男与界几应变为材料的熔点与室温图经,不同热处理的动态拉伸性能‘上式中第一个因子给出的是当扩二和时流动应力与等效塑性应变的函数关系第二个和第砚个因子表材料动态拉伸性能表示了应
4、变率效应和温度效应第艺强度延伸率占二部分则是涉及断裂时的应变,’魂刀才了”一一,一收到第稿一收到修改稿一材料模型参数第期范亚夫等的实验测定。为确定相关常数,式△右端的各个因子应分别考虑某云五子。”时当刃从图中可以看到,经两种不同热处理工艺的材注意到在式中,。。,就,可是材料的屈服强度料均可以简化为理想弹一塑性材料,即在塑性段应力的增量直接从一儿,一曲线上读取理才是对曲线强化段△,于是。,二可取作材料的二,屈服应力的描写所以只要将强化段的采集点绘制在双对数坐标纸根据式可初步算得,,一个值最后还需通过数值分析调上。便可通过下面的式和式定出和节相关
5、参数确定则可根据不同温度下的拉。,。髻伸实验给出一个数值范围一般取三由于热传导的时间远远大于爆轰持续的时间闺,所以温度软化指数并,二上式在双对数坐标纸上是截距为斜率为的直线不重要各参数的值将在表中给出实际上,于是拉伸实验主要确定,和,的是材料常数并构成了数值材料的硬化指数计算的基本数据,。,△‘圆筒爆炸试验及数值仿真忍△臀圆筒尺寸为毋,厚度占。。当‘时内装长度,毕为的炸药在装药的一端由已雷管加传爆药柱引爆通过反光镜,一高速分可直接将此方程作图于半对数坐标纸上表示截距为斜率为的一条直线所以幅照相机可等时间间隔连续记录幅照片采一,用有限元结构分析
6、程序进行数值计算应变率敏感指数所有实体均剖分为六面体单元,按材料属性生成三个部分,。一△△。华已划分的单元数和节点数分别为和采用算法,炸药和壳体间为仅滑移接触考虑到问题的。一仍,,,。饥,对当》时取轴对称性,取,壳体的一半进行几何建模并施加对称面边界于是有约束条件,如第节所述计算中选用了能反映材料应变率强化和温度软化效应的理想刚塑性强化的模,型,状态方程取位状态方程炸药选用状态它表示的是一条在双对数坐标纸上的直线所以有温度软化指数方程来描述具体参数在表中列出表材料常数一位模型·一连马甲。材料一密度户。,,。,备注剪切模量泊松比弹性模量模型。·
7、一·一‘,户一匕,这无疑是确定这些参数的有利条件,要结合我们的算例首先由拉伸实验定出学会使用是个,,,反映材料温升的参数,可取程序的默认值,然后给出一组值并联合应变率敏感不必参与调试指数进行反复的试算调试,直到计算结果和试验结果一图给出了高速摄影照片与计算机仿真图的对比为清,楚地看到壳体在整个爆轰,致为止这里和都有一个使单元不再消融的临界值过程中的变形和破碎仿真图中只拼亡拼云拜亡户曰叫喇侧妇脚知⋯图仿真图与高速摄影照片的比较力学与实践年第卷取壳体的瞬态变形图两者间的时间标注个别的有偏差,但一不产一一一—大于邵户、图给出了沿壳体轴线不同截面处实
8、验和计算的径向位︸手三省白、移随时间的变化曲线,从中可以看到二者间有着很好的一致性随着时间的增大,各截面的位移响应曲线将成为直线,而且恰恰是从壳体破碎爆轰产物溢出时
