长杆弹侵彻过程中弹靶材料本构参数对侵彻计算的影响规律及其优化

高光发^1,2,3，李永池²，赵凯²，王焕然⁴

1. 南京理工大学机械工程学院2. 中国科学技术大学近代力学系3. 煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室(安徽理工大学)4. 宁波大学力学与材料科学研究中心

摘 要：利用材料动静态力学性能实验结果拟合出的Johnson-cook本构方程,在应用于侵彻问题研究时需要做进一步的校正和优化。基于现有侵彻实验结果和经验证较准确的材料本构方程,对弹靶材料均为4340钢时杆弹垂直侵彻半无限靶板进行系列数值仿真研究和初步的理论分析,得到各本构参数对侵彻计算结果特别是最大侵彻深度的影响规律。研究表明:除参数A外,其他4个参数与弹体的最大侵彻深度之间分别呈线性关系;材料的应变率硬化因子C、温度软化因子m和应变硬化指数n对弹体最大侵彻深度影响远小于参数A和B;相对于参数B与n,参数A的实验测量误差相对较小;在参数的校正和优化过程中,注意对参数A和B、n进行调节,特别是参数B的优化。给出各参数与弹体最大侵彻深度的内在联系表达式,并对实验中的4340钢进行校正和优化。计算表明,利用优化后的本构参数所得到的侵彻结果更加准确。

关键词：高速侵彻;Johnson-cook本构模型;Johnson-cook破坏准则;侵彻规律;参数优化;