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考虑宽应变率的修正Johnson-Cook模型及蜂窝板动态力学响应模拟

2021-07-08李双蓓常岩军

武汉科技大学学报 2021年5期
关键词:实验模型

李双蓓,赵 璇,吴 园,常岩军

( 1. 广西大学土木建筑工程学院,广西 南宁,530004;2. 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室,广西 南宁,530004;3.广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室,广西 南宁,530004)

金属蜂窝板是由蒙皮、胶层和蜂窝芯层组成的夹层结构,凭借其比强度高、抗冲击性能好等优点而广泛应用于建筑幕墙、室内装饰、车辆船舶等领域,近年来,该结构在动荷载下的力学研究已成为相关领域的热点[1-2],尤其数值仿真技术的不断进步,不仅突破了传统实验研究手段的局限[3],还能明显提高分析效率,而仿真结果的精确程度则直接取决于材料本构模型的正确与否。

通常,在冲击荷载作用下,金属材料的应变率变化范围较宽,低、中、高3种应变率阶段均会出现。Johnson等[4]通过分析实验数据,总结出应变率效应项、应变硬化项及温度项乘积形式的Johnson-Cook经验型本构模型(JC模型),该模型因具有物理意义清晰、参数易标定等优点而成为分析金属材料动态响应的主流模型,但其缺陷在于不能同时满足金属宽应变率下的本构关系,因此需对模型进行修正[5-6]。在修正JC模型应变率效应项方面,孟利平等[7]使用Cowper-Symonds(CS)应变率强化模型[8]替换JC模型中的应变率项从而获得了能够更好表达应变率强化效应的JC-CS模型;Kang等[9]将JC模型中的1次应变率效应项修正为高阶应变率效应项,所得修正模型更适用于描述车身在高速碰撞下的动态响应;Huh等[10]在JC模型中添加2次应变率效应项后,模型预测值与实验数据虽仍有一定差距,但二者偏差较之前明显减小。……

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