基于JC模型的taylor杆冲击模拟

Taylor杆冲击试验是一种广泛应用于材料科学和工程学领域的实验技术，主要用于评估材料在高速冲击负荷下的动态响应性能，包括：

1,抗冲击性能：材料在受到高速冲击载荷时的抗损伤能力。

2,动态强度：材料在高速冲击负荷下的强度和耐久性。

3,能量吸收能力：材料吸收和耗散冲击负荷时的能量吸收能力。

4,变形和破裂行为：材料在受到高速冲击负荷时的变形和破裂行为，例如变形模式、裂纹扩展速度和裂纹形态等。

通过评估这些性能，可以确定材料在高速冲击负荷下的适用范围和安全性，指导材料的设计和选择，为军事、航空航天、汽车、船舶等领域的工程应用提供技术支持。

在Taylor杆冲击试验的数值模拟中，常用的本构模型包括：

1,本线性弹性模型（LE model）：假设材料具有线性弹性行为，即在受力作用下，材料的应变与应力成正比。该模型适用于材料的变形范围较小的情况，但在高速冲击负荷下的应力应变行为不符合实际。

2,赫克-卡门模型（H-C model）：该模型考虑了材料在高速冲击负荷下的应变硬化和失效行为，并能较好地预测材料的变形和破坏行为。

3,双参数Johnson-Cook模型（JC model）：该模型是一种常用的材料塑性本构模型，可以考虑材料在高速冲击负荷下的应变硬化和失效行为，并能较好地预测材料的变形和破坏行为。

4,Steinberg-Guinan-Lund（SGL）模型：该模型可以模拟材料在高速冲击负荷下的应变硬化和失效行为，并考虑了材料在高应变率下的非线性行为和温度效应。

其中双参数Johnson-Cook模型（JC模型）是一种广泛应用于高速冲击试验的材料塑性本构模型。其优势包括：

1,能够较好地描述材料在高应变率下的应变硬化和失效行为。该模型可以描述材料在高速冲击负荷下的应变硬化和动态失效过程，能够较好地预测材料的变形和破坏行为。

2,可以考虑材料的温度效应。该模型可以考虑材料在高速冲击负荷下的温度升高效应，这在材料的高温应用中具有重要意义。

3,具有较好的适应性和通用性。该模型的参数较少，易于确定，可以适用于多种材料和试验条件下的模拟。

4,可以用于复杂加载条件下的模拟。该模型可以用于模拟复杂的动态加载条件，如不同方向的高速冲击负荷，以及不同冲击能量和速度下的材料响应。

案例以Abaqus/Explicit内置的JC本构模型，以及编写的自定义硬化VUSDFLD和自定义材料VUMAT三种方式模拟taylor杆撞击,材料使用钢材，考虑热膨胀，热传导，和塑性产热以及ＪＣ本构模型，模拟使用显式动态温度-位移分析步，使用C3D8RT单元，初始温度为20°，冲击速度为287000mm/s,冲击时间为８ｅ－５ｓ，其中使用内置本构,VUSDFLD以及VUMAT的结果如下图所示：

等效应力分布

温度分布

等效塑性应变分布