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Abaqus模拟子弹击穿可乐罐(CEL)

1年前浏览1336
       Abaqus通常采用CEL方法( coupled Eulerian-Lagrangian analyses)来模拟流固耦合问题。如图为高速子弹(500m/s)击穿可乐罐的模拟,可乐罐装有可乐,液面位置如图所示。可乐罐为铝罐,采用Johnson-cook材料本构。介绍一下JC模型,ohnson和cook于1983年提出了一个用于金属大变形、高应变率和高温情下的本构模型(以下简称JC模型)。由于它的形式简单、使用方便,所使用的变大多数计算程序中己经具备,该模型在一般的冲击动力学研究中得到了广泛的用。

JC模型的公式是基于实验得到的。JC模型中,流动应力(flow stress)可以表示为以下形式       

σ = [A + Bε^n][1 + Clnε*][1 - T*^m]     (1)

此式将材料的等效应力表示为应变、应变率和温度的函数。三个子项分别描述了材料的加工硬化效应,应变率效应,及温度软化效应。JC模型假设材料为各向同性材料。方程(1)中的 A, B, C, n 和 m 来自实验数据,对于大变形问题,可以假设在变形过程中,塑性功的任意百分比在变形材料中产生热量。对于许多材料,90-100%的塑性功作为热量在材料中散失。

因此,方程(1)中使用的温度可以根据下面的表达式从温度上升中导出:

ΔT =[α∫σ(ε) dε]/ρc    (3)

 

式中

ΔT - 温升

α - 热转化率

c - 比热

ρ - 密度

  JC材料模型的断裂由下面的累积损坏法则导出

D = Σ (Δε/εf)    (4)



式中



εf = [D1 + D2exp(D3σ*)][1+D4lnε*][1+D5T*]    (5)

 

Δε - 有效塑性应变增量

σ* - 归一化的平均应力

D1, D2, D3, D4, D5 - 常数

  当D = 1时发生失效。失效应变εf和损伤的累积,是平均应力、应变率和温度的函数

 其中A, B, C, n 和 m 来自实验数据,具体获取方式如下:

(1)首先确定A,B,n。在样品处于室温(T=Tr)及ε=ε0条件下,(1)式简化为σ = [A + Bε^n],根据应变率ε‘=ε0’=1e-4 静态试验测得的σ-ε曲线,可以确定A,B,n。

(2)确定C。JC模型中,C的取值为常数,也可以描述为应变率的函数:

(3)确定m,



   

   







来源:ABAQUS仿真世界
Abaqus断裂材料试验
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首次发布时间:2023-08-17
最近编辑:1年前
yunduan082
硕士 | 仿真主任工程... Abaqus仿真世界
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