高玉龙，孙晓红

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛266111）

高速列车在国民经济和生产生活中扮演着愈来愈重要的角色。随着列车速度逐步提升，列车运行安全性（如碰撞脱轨、强侧风）已经成为人们重点关注的工程科学问题[1-2]。在高速碰撞过程中，车体材料和结构会经受强动载荷，因此开展车体材料和结构的耐撞性研究势在必行[3-4]。由于整车碰撞实验成本高昂，现场测试困难，大型数值模拟平台是研究列车碰撞问题的重要工具[5-7]。

车用材料在服役过程中会经受复杂的应力状态和严苛的环境条件（如高应变率、高低温）[2]。目前列车碰撞模拟大都将车体简化为刚体[5,7]，很少考虑车体材料和结构的弹塑性变形和损伤断裂演化过程，这与真实工况有较大差异[8]，不利于开展精确的列车安全性评估。因此研究考虑应变率效应和变形损伤效应的材料动态本构和损伤模型对开展精确的列车碰撞模拟和人车安全性评估至关重要[9]。

Johnson-Cook (J-C)模型是目前应用最广泛的材料本构模型，由Johnson 和Cook 于1983年提出[10]。J-C模型是一种研究得比较成熟的模型，它将材料加工硬化效应、应变率效应和温度效应解耦，因此，方程形式比较简单，便于工程应用。J-C模型已内置在很多大型商业有限元软件（如Abaqus）中，在材料加工、汽车耐撞性检验、高铁安全性测试、鸟撞飞机模拟等领域中得到了广泛应用[7-8,11-12]，为工程结构设计提供了宝贵的技术参数和机理信息。但是，数值模拟的预测能力很大程度上依耐于模型参数的准确性，因此必须对材料J-C模型参数进行细致地实验标定。……