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全鑫1,邓希旻2,武海军1*,闫雷3,董恒1,蒋腾1,黄风雷1
QUAN Xin1, DENG Ximin2, WU Haijun1 *, YAN Lei3, DONG Heng1, JIANG Teng1, HUANG Fenglei1
摘要: 为表征舰用Q345E钢高速冲击条件下的力学响应,开展准静态拉伸、霍普金森压杆实验获得了Q345E钢材料的静、动态力学特性和广应力三轴度范围内的断裂特性,基于Johnson-Cook、Cowper-Symonds模型构建了表征Q345E钢静动态力学行为的JC-CS本构,结合数值仿真获得了各应力三轴度范围内的失效参数,给出了三段式Wierzbicki断裂模型,并采用ABAQUS VUMAT子程序验证了本构及断裂模型的有效性。研究结果表明,Q345E钢具有明显的应变硬化及应变率效应,在动态加载下两类效应相互耦合,提出的JC-CS本构模型能够准确表征该材料从准静态到高应变率范围内的率相关应变硬化和应变率效应。Q345E钢的断裂应变与应力三轴度相关,材料的断裂应变在应力三轴度大于-1/3、小于2的范围内表现出先下降后上升、最终趋于零的形式,应力三轴度趋于-1/3时断裂应变正无穷大。依据材料实验和高速穿甲实验开展的数值仿真计算发现,仿真预测的断口形貌、靶板破坏模式及多层靶穿甲过程与实验结果高度一致,表明建立的JC-CS本构及Wierzbicki断裂模型能够反映Q345E钢的力学特性、失效行为及高速冲击下的响应特征。
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