[发明专利]一种钨颗粒增强锆基非晶复合材料的本构模型参数的建立方法

说明书

本发明涉及侵彻行为的数值模拟技术领域，且公开了一种钨颗粒增强锆基非晶复合材料的本构模型参数的建立方法，包括如下步骤：S1.非晶基体加入增强颗粒之后，复合材料整体塑性得到提升；S2.使用Johnson‑Cook模型来模拟非晶复合材料的侵彻行为，其应力部分的表达式为：式(1)式中，A、B、C、n、m都是材料参数，σsubgt;e/subgt;为vonmises流动应力；为等效塑性应变。本发明在增强颗粒非常细小且分布均匀的情况下，使用Johnson‑Cook模型对非晶复合材料整体进行描述，因此可以省去将基体相和增强相分开定义的步骤，为颗粒增强非晶复合材料侵彻行为的研究提供一种方法，该方法使用单一的本构模型来描述非晶复合材料的穿甲侵彻行为，可以简化整个数值模型过程。

技术领域

本发明涉及侵彻行为的数值模拟技术领域，具体为一种钨颗粒增强锆基非晶复合材料的本构模型参数的建立方法。

背景技术

侵彻是发生在极短时间内的行为，目前的试验设备还不能捕捉到弹芯在这一短时间内的各项参数变化，采用数值模拟可以在一定程度上解决这个问题。现有的钨增强锆基非晶复合材料侵彻行为模拟中，模拟的对象多为纤维增强非晶复合材料，使用钨颗粒作为增强相的少之又少。

近年来，Li等^[1-2]进行了有关钨颗粒增强锆基非晶复合材料的模拟。他们采用的是基体相和增强相分开定义的方法，通过软件使增强相粒子在基体中随机分布然后建立几何模型，对非晶复合材料的弹道性能进行了研究。

事实上，不管增强相是颗粒还是纤维，目前的仿真方式几乎都是以增强相和基体相分开建模并赋予本构模型进行的，还未见使用单一模型描述非晶复合材料的穿甲侵彻行为。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种钨颗粒增强锆基非晶复合材料的本构模型参数的建立方法的建立方法，具备在增强颗粒非常细小且分布均匀的情况下，使用Johnson-Cook模型对非晶复合材料整体进行描述，因此可以省去将基体相和增强相分开定义的步骤，为颗粒增强非晶复合材料侵彻行为的研究提供一种方法，该方法使用单一的本构模型来描述非晶复合材料的穿甲侵彻行为，可以简化整个数值模型过程等优点，解决了目前的仿真方式几乎都是以增强相和基体相分开建模并赋予本构模型进行的，还未见使用单一模型描述非晶复合材料的穿甲侵彻行为的问题。

(二)技术方案

为实现上述仿真方式几乎都是以增强相和基体相分开建模并赋予本构模型进行的，还未见使用单一模型描述非晶复合材料的穿甲侵彻行为的的目的，本发明提供如下技术方案：一种钨颗粒增强锆基非晶复合材料的本构模型参数的建立方法的建立方法，包括如下步骤：

S1.非晶基体加入增强颗粒之后，复合材料整体塑性得到提升；

S2.使用Johnson-Cook模型来模拟非晶复合材料的侵彻行为，其应力部分的表达式为：

式中，A、B、C、n、m都是材料参数，σ_e为vonmises流动应力；为等效塑性应变；为相对等效塑性应变率；T^*为无量纲温度；

S3.在Johnson-Cook模型的本构关系中应用了两个假设：

a.可以用等效应力、等效应变和等效应变率的关系来描述不同应力下的本构关系

b.等效应变、等效应变率和相对温度变化对等效应力的效应相同，这说明可以采用分离变量的方法来确定模型中的某些参数；

S4.根据室温压缩试验和霍普金森压杆试验可测定非晶复合材料在准静止压缩状态和动载下的应力应变曲线：

a.在常温及准静止状态下化简为：