某型铜材料动态力学性能的数值模拟研究

某 型 铜材 料 动 态 力学 性 能 的数 值 模 拟 研 究
孙 河 洋 ，马吉 胜 ，生 龙 波 ，刘 海 平 ，吴 大 林
（ 械 ２ 程 学 院 火 炮 工 程 系 ，河 北 石 家 庄 军 １ ２ ０００ ） ５ ０ ３
摘 要 ：采 用 一 种 高效 的应 力更 新 算 法 ， 用 Ｆ ｒｒｎ语 言 编 写 Ｊｈ ｓｎＣ ｏ 运 ｏｔａ ｏ ｎｏ— ｏ ｋ本 构 模 型 的 Ｖｕｍｔ 程 序 ， 拟 材 料 ａ 子 模
第 ２ ３卷 第 ５期
２１ ０ １年 １ Ｏ月
军
械
工
程
学
院
学
报
Ｖｏ． ３ Ｎｏ ５ １２ ． ０ ｃ ． ０１ ｔ２ １
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｄ ａ ｃ ｇ ｎ ｅ ｉｇ Ｃｏ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｆＯｒ ｎ ｎ ｅＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｌ ｅ ｅ
文章 编号 ：０ ８２ ５ （０ １０ —０ ５０ １ ０—９ ６ ２ １ ） ５０ ７—４
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态力 学性 能 。笔 者 拟 以材 料 子 程 序 Ｖｕ ｔ 过 显 ｍａ 通
式 的径 向返 回算 法 将 Ｊ ｈ ｓｎＣ ｏ ｏ ｎ ｏ — ｏ ｋ本 构 模 型 引 入
大型非 线性 商业 有 限元 软 件 ， 过 显式 非 线 性 有 限 通 元 方法 模拟 某型 铜材料 圆柱 冲击 刚性板 ， 究其 在 研
Ｓ Ｎ — ａ ｇ， Ａ ｉ ｈ ｎ Ｓ ＥＮＧ ｎ — ｏ Ｌ Ｕ ａ— ｉ ｇ Ｗ Ｕ —ｉ Ｕ Ｈｅｙ ｎ Ｍ Ｊ— ｅ ｇ， Ｈ ｓ Ｌｏ ｇ ｂ ， Ｉ Ｈ ｉ ｎ ， ｐ Ｄａ ｌ ｎ
（ ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｔ ｌｒ ｇｎ ｅｉｇ Ｏｒｎ ｎ ｅＥｎ ｉｅ ｒｎ ｏｌｇ ， ｈｊ ｚ ｕ ｎ ０ ０ ０ Ｃｈｎ ） Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｆＡｒｉｅｙ Ｅｎ ｉｅ ｒ ， ｄ ａ ｃ ｇｎ ｅｉｇ Ｃ ｌ ｅ Ｓ ｉａ ｈ ａ ｇ ｌ ｎ ｅ ｉ ５ ０ ３， ｉａ
１ 有 限元 模 型
采用 有 限元前处 理器 建立 了铜柱 １ ２ 型 的有 ／模
限元 实体模 型 ， 全部 采 用 ８节点 六 面 体 缩减 积 分 单
元 。图 １为所建 立 的铜柱有 限元 模型 。
应 用 。上述模 型 将 等效 应 力 描 述 为等 效 塑 性应 变 、 塑性应 变率及 温 度 的 函数 ， 好 地描 述 了材 料 的动 很
在 军事 领域 内 ， 涉及 到 很 多 诸 如穿 甲和 碰撞 等 高速 冲击 问题 ， 数 值模 拟 的难 点在 于材 料 高度 非 其 线 性行 为 的描述 。在 高 速 冲击 工 况 下 ， 料 的力 学 材 性能 形态极 其 复杂 ， 现 出高 度 的非 线 性 行 为 。这 呈 不但取 决 于材料 的应 变硬化 行为 ， 而且 受大 应变 、 高 应变率 、 温甚 至应 力 状态 的改 变 和加 载 历 史 对材 高
在 高 速 冲 击 工 况 下 的 动 态 力学 性 能 ， 究 塑 性 大 应 变 、 应 变 率 以及 温 度 软 化 作 用 对 材 料 力 学 性 能 的 影 响 。 研 高
关键词 ：冲击 ；非线ห้องสมุดไป่ตู้ ；应力更新算法 ；Ｊｈ ｓｎＣ ｏ 模 型；Ｖｕ ｔ ｏ ｎｏ — ｏ ｋ ｍａ
中 图 分 类 号 ：ＴＰ ９． ３１９ 文 献 标 识 码 ：Ａ
料力学 行为 的影 响ｌ 。 目前 ， １ ］ 学术 界 和 工 程 界 已针 对金 属材料 的动 态 力 学行 为 建 立 了一 些 本 构模 型 ， 其 中 ，ｏ ｎ ｏ — ｏ ｋ和 ＺＡ 本构 模 型得到 了广 泛 的 Ｊ ｈ ｓｎＣ ｏ —
亚弹 速 （５ ０ ｓ工 况下 的动态 力学 性能 。 ２ ～５ ０ｍ／ ）
ｉ ｌ ｅ ｃ ｆｔ ａ ｇｅ ｐ ａ ｔｃｔ ｔ ａｎ， ｇ ｔａ ｎ ｒ ｔ ｎｄ ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｏｆｅ ｉ ｈｅｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｎｆｕ ｎ ｅ ｏ ｈｅ ｌｒ ｌ ｓ ｉｉｙ ｓ ｒ ｉ ｈｉ ｈ ｓ ｒ ｉ ａ ｅ ａ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｓ ｔ ｎ ｎｇ ｏｎ ｔ ｔ ｒａ Ｓ