基于JC模型的taylor杆冲击模拟

Taylor杆冲击试验是一种广泛应用于材料科学和工程学领域的实验技术,主要用于评估材料在高速冲击负荷下的动态响应性能,包括:

  1. 抗冲击性能:材料在受到高速冲击载荷时的抗损伤能力。

  2. 动态强度:材料在高速冲击负荷下的强度和耐久性。

  3. 能量吸收能力:材料吸收和耗散冲击负荷时的能量吸收能力。

  4. 变形和破裂行为:材料在受到高速冲击负荷时的变形和破裂行为,例如变形模式、裂纹扩展速度和裂纹形态等。

通过评估这些性能,可以确定材料在高速冲击负荷下的适用范围和安全性,指导材料的设计和选择,为军事、航空航天、汽车、船舶等领域的工程应用提供技术支持。

在Taylor杆冲击试验的数值模拟中,常用的本构模型包括:

  1. 本线性弹性模型(LE model):假设材料具有线性弹性行为,即在受力作用下,材料的应变与应力成正比。该模型适用于材料的变形范围较小的情况,但在高速冲击负荷下的应力应变行为不符合实际。

  2. 赫克-卡门模型(H-C model):该模型考虑了材料在高速冲击负荷下的应变硬化和失效行为,并能较好地预测材料的变形和破坏行为。

  3. 双参数Johnson-Cook模型(JC model):该模型是一种常用的材料塑性本构模型,可以考虑材料在高速冲击负荷下的应变硬化和失效行为,并能较好地预测材料的变形和破坏行为。

  4. Steinberg-Guinan-Lund(SGL)模型:该模型可以模拟材料在高速冲击负荷下的应变硬化和失效行为,并考虑了材料在高应变率下的非线性行为和温度效应。

其中双参数Johnson-Cook模型(JC模型)是一种广泛应用于高速冲击试验的材料塑性本构模型。其优势包括:

  1. 能够较好地描述材料在高应变率下的应变硬化和失效行为。该模型可以描述材料在高速冲击负荷下的应变硬化和动态失效过程,能够较好地预测材料的变形和破坏行为。

  2. 可以考虑材料的温度效应。该模型可以考虑材料在高速冲击负荷下的温度升高效应,这在材料的高温应用中具有重要意义。

  3. 具有较好的适应性和通用性。该模型的参数较少,易于确定,可以适用于多种材料和试验条件下的模拟。

  4. 可以用于复杂加载条件下的模拟。该模型可以用于模拟复杂的动态加载条件,如不同方向的高速冲击负荷,以及不同冲击能量和速度下的材料响应。

案例以Abaqus/Explicit内置的JC本构模型,以及编写的自定义硬化VUSDFLD和自定义材料VUMAT三种方式模拟taylor杆撞击,材料使用钢材,考虑热膨胀,热传导,和塑性产热以及JC本构模型,模拟使用显式动态温度-位移分析步,使用C3D8RT单元,初始温度为20°,冲击速度为287000mm/s,冲击时间为8e-5s,其中使用内置本构,VUSDFLD以及VUMAT的结果如下图所示:

111.png

基于JC模型的taylor杆冲击模拟的图2等效应力分布

222.png

温度分布

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等效塑性应变分布

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ABAQUS二次开发冲击仿真

基于JC模型的taylor杆冲击模拟的评论2条

  • 晶体塑性有限元
    0
    欢迎关注新创建的微信订阅号,nzy17613019646,本订阅号将分享关于微细观塑性损伤等方面的精品文章,以及有限元建模分析的技巧和方法,重点关注GTN模型相关理论,晶体塑性相关理论,VPSC模型相关理论,以及abaqus,ansys相关的学习经验,心得。希望感兴趣的小伙伴共同交流学习,一起进步
  • 红枫树
    0
    inp文件3和5重了,缺少调用VUMAT子程序的inp文件,麻烦更新一下!!!

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