何沐阳，韦家祥，尹佳静，隆霞，周琛

哈尔滨工程大学 航天与建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001

由于动态载荷的瞬态特性，动态断裂与准静态断裂有很大的不同[1-4]。自20 世纪70 年代以来，材料动态断裂力学与相关的断裂问题逐渐被学者关注。在金属材料受到冲击、爆炸、碰撞等高速撞击载荷作用时，应变速率达到102～104s-1，此时金属材料会产生巨大的塑性变形。在高应变率加载下，材料的力学性能呈现明显的率相关性。针对冲击载荷，材料瞬态响应的本构模型常见的有Johnson-Cook(J-C)模型[5]、Steinberg 模型[6]和Zerilli-Armstrong 模型[7]等。

在高应变率下延性金属材料的断裂模拟中，由于J-C 模型各项物理意义明确，且相对容易获得，得到了广泛的应用。Gambirasio 等[8]评估了5 种可用于校准J-C 强度模型参数的方法。Banerjee等[9]通过实验确定了典型装甲钢材料的J-C 模型的模型参数，利用实测参数模拟了装甲钢试件的冲击试验，得到了可靠的结果。文献[10-11]基于J-C 模型分别成功地实现了马氏体时效钢300 和6061 铝合金的夏比冲击试验建模与仿真。

本文通过试验方法研究了支承结构常用的11MnNiMo 钢在不同加载条件下的性能，通过试件的准静态单轴拉伸试验和霍普金森压杆试验确定了J-C 本构关系的模型参数，最后通过夏比冲击实验和有限元模拟对比验证了参数的准确性，为支承结构材料的动态断裂分析和安全设计提供了参考。

1 J-C 参数标定

MnNiMo 合金钢广泛应用于压力容器及其支承结构等关键部位，本实验选用11MnNiMo 钢对支承结构断裂性能进行探究，所涉及材料均由同一钢板制备而成。……