王晨羽,颜世晶,李金泉

(沈阳理工大学 机械工程学院,沈阳 110159)

材料的本构关系模型是反映材料物理力学行为的数学模型,描述材料应力与应变、应变率与温度等变量之间的关系。目前,针对不同材料和不同实验条件已经得出了很多本构关系。Fields等提出了一种幂指数强化本构模型,求解过程比较简便,但在高温条件下其幂指数增长的特性不能准确描述材料的流变行为[1]。文献[2]提出的Bodner-Partom本构模型,针对材料弹性和塑性变形特性,描述不同材料的力学行为,但参数较多,不宜应用。文献[3]提出的Follansbee-Kocks本构模型,认为应变和初始加工硬化率线性相关,但在高应变率下难以获得精确的模拟结果,同样也存在材料参数过多,使用不方便等缺点。Zerilli-Armstrong本构模型是在材料微观结构的位错力学模型基础上,增加了晶粒尺寸对本构的影响[4]。Johnson-Cook(J-C)模型[5]由于适合大多数金属材料,且结构简单便于应用,因此,获得了广泛的应用,而且针对不同材料产生的误差分别修正了应变强化项[6]、应变率强化项[7]和温度软化项[8-10],得到了改进型的J-C本构模型,使J-C本构模型的应用更加广泛,因此,本文根据霍普金森压杆(SHPB)实验研究黄铜的J-C本构关系模型,实验表明:黄铜的拟合曲线与实验曲线吻合较好,相对误差小于9.38%。

1 试验方法

试验材料为黄铜,进行SHPB试验,试样为圆柱形,尺寸为Φ5mm×5mm,所用子弹长度为140mm,有效气压为0～ 0.60Mpa,温度范围0～ 800℃,应变率范围2000 s-1～ 8000 s-1,将相同的条件进行多次重复试验,取三组有效数据,以此来确保试验结果的可靠性。……