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半球头和平头试件的泰勒撞击

2021-07-16黄魏银李俊承张方举

高压物理学报 2021年3期
关键词:变形实验

黄魏银,陈 刚,李俊承,张方举

(中国工程物理研究院总体工程研究所,四川 绵阳 621999)

泰勒(Taylor)撞击是一种重要的冲击力学实验方法,在材料的高应变率动态力学行为研究、本构模拟验证、动力学程序算法校验等方面得到广泛应用[1]。Taylor 撞击最早由Taylor[2]提出,利用圆柱体垂直撞击刚性体,通过圆柱试件的最终变形、材料密度和撞击速度求得材料的动态塑性流动应力。此后,Lee等[3]、Hawkyard[4]、钱伟长[5]和Jones等[6–8]学者从不同角度对Taylor 撞击理论进行了研究和改进,使分析结果更加接近实际情况。

Taylor 撞击实验作为一种高应变率实验,因其具有方法简单、分析方便等优点得到了广泛应用。除了获得材料的动态塑性流动应力,通过与数值模拟结合,Taylor 实验发展成为本构参数获取和验证、模型校验和程序算法检验的重要手段。Zhang 等[9]通过7A04-T6铝合金Taylor 撞击试验模拟,对5种断裂准则的预测能力进行了评估;Rohr 等[10]利用Taylor 撞击试验及数值模拟对35NiCrMoV109的Johnson-Cook 强度模型参数进行了验证;Kleiser 等[11]运用Taylor 撞击试验及其数值模拟验证了高纯度α钛本构模型的可靠性;Abed 等[12]也运用Taylor 撞击试验及数值模拟验证了黄铜在极端条件下动态行为的本构模型;Ma 等[13]通过Taylor 撞击数值模拟结果与实验进行比较,验证了物质点方法(MPM)的计算精度。

经典Taylor 撞击实验采用平头试件撞击刚性靶体,使得Taylor 撞击变形模式相对固定且撞击载荷特征近似,同时对材料模型中的一些参数敏感性也较弱。Turgutlu 等[14]研究了不同头型PE 弹丸的Taylor 撞击变形特点,发现头型不同导致其变形模式的差异较大;……

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