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Johnson-Cook模型材料参数及来源

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Johnson-Cook模型材料参数及来源 材料参数及来源

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1. Johnson-Cook模型简介

1) 应力由以下公式给出：

**1ln1mneqeqeqABCT

式中，,,,,ABnCm为模型参数；eq为等效应力；eq为等效塑性应变；*eq为无量纲化等效塑性应变率*0eqeq，0为参考应变率，eq为试验中的应变率；*()/()rmrTTTTT为无量纲化温度，其中rT 为参考温度，这里取作293 K，mT为材料的熔点温度，T为试验温度。方程右边三项分别代表等效塑性应变，应变率和温度对流动应力的影响。

2) 断裂应变由以下公式给出：

***12345exp1ln1feqDDDDDT

其中，f是有效断裂应变；,1,...,5iDi 是输入的常数； *Heq是应力三轴度，H是平均应力。

损伤参数由以下公式给出：

eqfD

式中eq是一个积分循环的等效塑性应变增量，f是当前时间步下的有效断裂应变。损伤参数D是一个积累量，当损伤参数D达到1时，发生破损，将材料单元删除。 材料参数及来源

3 空冷2. 论文中的参数

彭霞锋. 高氮合金钢的动态压缩实验及动态本构关系[D].西南交通大学,2009.

（1）论文拟合得到的参数

水冷材料参数及来源

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（2）论文K文件中的参数

钨合金弹空冷高氮材料参数及来源

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Johnson-cook模型参数

参数 参数名称 钨合金 空冷高氮钢

DENS(3310kgm) 材料的密度 17 7.8

EX(1110Pa) 剪切模量 0.77 0.77

NUXY(无单位) 泊松比 0.3 0.3

A(1110Pa) 屈服应力参数 7.9e-3 1.5e-2

B(1110Pa) 硬化系数 5.1e-3 2.6e-2

n(无单位) 硬化指数 0.27 0.82

C(无单位) 应变率系数 0.015 0.009

m(无单位) 温度系数 1.05 1.05

Melt Temp(开尔文) 融化温度 1.8e3 1.8e3

Room Temp(开尔文) 环境温度 293 293

Ef P1 SR 1.1e-6 1.1e-6

Specific Heat(无单位) 0.47e-5 0.47e-5

Fail Stress(无单位) 失效应力 -9 -9

D1(无单位) 此参数影响材料变形 3 3

D2(无单位) 此参数影响材料变形 0 0

D3(无单位) 此参数影响材料变形 0.78 0.78

D4(无单位) 此参数影响材料变形 0 0

D5(无单位) 此参数影响材料变形 0 0

C(无单位) 0.47 0.47

S1(无单位) 1.49 1.49

S2(无单位) 0 0

S3(无单位) 0 0

GAMAO(无单位) Gruneisen系数 2.15 2.15

A(无单位) 一阶体积修正系数 0.46 0.46

E(0) (无单位) 0 0

V(0) (无单位) 1 1

材料参数及来源

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3. 用此参数仿真与实验结果对比

王猛. 细晶钨合金穿甲弹芯侵彻机理分析及试验研究[D].南京理工大学,2013

这篇论文中有用钨合金侵彻606装甲钢的实验数据，我们用相同的条件做仿真，对比仿真结果与实验结果，一次验证上述参数是否合理。

如图所示；在着速分别为800m/s,950m/s和1210m/s情况下侵彻深度分别为14mm，23mm和42mm。

图中红色为我们仿真的结果。由图可以看出我们的实验结果比论文中的结果偏小。但趋势和数量级还是符合的。另外论文中使用的是606装甲钢，而我们使用的是高氮钢。高氮钢的抗穿甲能力略强于606装甲钢，顾认为我们的实验结果符合预期。这套参数是合理的。

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部分JOHNSON-COOK的材料本构参数

部分JOHNSON-COOK的材料本构参数

部分JOHNSON-COOK的材料本构参数

材料 参数 本构常数

硬度

(洛氏) 密度

（kg/m3） 比热

J/kgK 溶化温度

(k) A(MPa) B(MPa) n C m

高导无氧铜

F-30 8960

383

1356

90

292

0.31 0.025 1.09

药筒黄铜 F-67 8520

385 1189 112 505

0.42

0.009

1.68

镍200

F-79

8900

446

1726

163 648 0.33 0.006

1.44

工业纯钛

F-72 7890

452

1811 175 380

0.32 0.060

0.55

卡彭特电工铜

F-83

7890 452 1811 290 339

0.40

0.055

0.55

1006铜 F-94

7890 452 1811

350 275

0.36

0.022 1.00

2024-T351铝 B-75 2770 875 775 265 426 0.34

0.015 1.00

7039铝 B-76 2770

875 877

337 343 0.41 0.010

1.00

4340钢 C-30 7830

477

1793 792

510

0.26 0.014

1.03

S-7工具钢 C-50

7750

477 1763

1539 477

0.18 0.012 1.00

钨合金（0.07Ni，0.03Fe） C-47 17000

134

1723 1506 177

0.12

0.016

1.00

DU-75Ti C-45

18600 447 1473 1079

1120 0.25

0.007 1.00

2024-T3 Aluminum 369 684 0.73 0.0083 1.7

Ti-6Al-4V titanium 1098 1092 0.93 0.014 3.870

johnson—cook模型参数

johnson—cook模型参数

《探寻Johnson-Cook模型参数的深度与广度》

1. 引言

在材料科学和工程领域中，Johnson-Cook模型是一种常用的材料本构模型，用于描述金属材料在高应变率和高温条件下的本构行为。该模型的参数对于模拟和预测材料的力学性能至关重要。本文将围绕Johnson-Cook模型参数展开讨论，深入探究其深度与广度。

2. Johnson-Cook模型简介

Johnson-Cook模型是由Johnson和Cook在1983年提出，用于描述金属材料在动态加载和高温条件下的本构行为。该模型基于实验数据，并考虑了材料的应变率、温度和应变硬化效应。在Johnson-Cook模型中，参数包括A、B、n、C和m等，它们分别代表了材料的流动应力、应变硬化指数、热软化指数和材料的温度敏感性等重要性质。

3. 参数A的理解和研究

3.1 参数A表示了材料的流动应力，在Johnson-Cook模型中具有重要的意义。对于不同金属材料，参数A的取值不同，反映了材料的强度特征。通过实验测试和数值模拟，研究人员可以获得不同条件下参数A的数值，从而深入理解材料的力学性能和变形行为。

3.2 个人观点：对于参数A的研究需要综合考虑材料的微观结构和宏观性能，通过建立参数A与其他参数的关联模型，可以更深入地理解材料的强度特征和动态响应。

4. 参数B、n的相关性研究

4.1 参数B和n分别代表了材料的应变硬化指数和变形行为。它们的取值对于描述材料的塑性变形过程至关重要，而且彼此之间存在一定的相关性。通过实验测试和数值模拟，研究人员可以探究参数B、n与材料微观结构和塑性变形特征之间的关联，以期深入地理解材料的本构行为。

4.2 个人观点：参数B和n的研究不仅需要考虑材料的单调拉伸试验数据，还需要结合压缩试验、扭转试验等多种试验数据，以全面、深入地评估材料的塑性变形特征和本构行为。

abaqus中johnson-cook本构模型理解 -回复

abaqus中johnson-cook本构模型理解 -回复

abaqus中johnson-cook本构模型理解 -回复

什么是Johnson-Cook本构模型？

Johnson-Cook本构模型是一种常用的冲击/爆炸动力学材料本构模型，用于描述高速冲击、爆炸等极端应变速率条件下材料的动态力学行为。它是由Johnson、Cook等人在1983年基于强化流动材料在宇宙空间中引起的一系列实验数据提出的。该模型可用于预测金属材料在高温、高速率变形下的应力-应变关系，以及材料的生命损伤和破坏。

Johnson-Cook本构模型的原理是将应力-应变关系分解成四个部分：弹性变形、塑性变形、强化流动和软化流动。其中，弹性变形是指材料在受力后能恢复到原始形状的变形行为；塑性变形是指材料在超过屈服点后出现的不可逆塑性变形行为；强化流动是指材料在高速率下发生的塑性变形行为，它是由高速率塑性变形引起的材料强度增加；软化流动是指材料在高温下、高应变速率下出现的塑性变形行为，它是由高温下的材料软化引起的材料强度降低。通过将以上四个部分结合起来，Johnson-Cook本构模型可以较为准确地描述金属材料在极端应变速率条件下的应力-应变关系。

具体来说，Johnson-Cook本构模型的形式为：

σ = ε^(n) * (A + B * ε^(m)) * (1 + (C * ln(ε^(˙)/ε̇_0 ))^(α-1) )

其中，σ为材料应力，ε为材料应变，ε˙为应变速率，ε̇_0为参考应变速率，A、B、C、n、m和α为经验参数。其中A和B可表示材料的初始硬化性能，C可表示高速率下流动机制，n可表示材料的应变硬化效应，m可表示材料的应变硬化率，α可表示材料的软化速度。

Johnson-Cook本构模型的应用范围非常广泛，特别适合用于金属材料在高速率和高温环境下的动态加载计算。该模型的参数可以通过实验数据拟合获得，使得模型的预测结果能够与实际测试结果较好地吻合。同时，Johnson-Cook本构模型还可以用于模拟金属材料的损伤与破坏过程，包括疲劳寿命预测、裂纹扩展等。

硼钢JOHNSON-COOK参数

硼钢JOHNSON-COOK参数

未知驱动探索，专注成就专业

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硼钢JOHNSON-COOK参数

硼钢简介

硼钢是一种含有硼元素的高强度钢材。硼元素能够显著提高钢材的硬度和强度，同时还能提高其耐磨性和耐腐蚀性。硼钢常用于制造汽车零部件、建筑材料和工具等领域。

JOHNSON-COOK模型简介

JOHNSON-COOK模型是一种常用的材料本构模型，用于描述材料的流变行为和高应变速率下的应变硬化特性。该模型由Johnson、Cook等人在1983年首次提出，经过多年发展和改进已广泛应用于仿真分析和工程设计中。

JOHNSON-COOK参数解释

JOHNSON-COOK模型由一系列参数来描述材料的本构行为。对于硼钢而言，常用的JOHNSON-COOK参数包括：

• 杨氏模量（Young’s modulus）：表示材料在弹性阶段的刚度，单位为GPa；

• 屈服强度（Yield strength）：表示材料在开始发生塑性变形前所能承受的最大应力，单位为MPa； 未知驱动探索，专注成就专业

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• 塑性应变硬化指数（Strn-hardening exponent）：表示材料的塑性变形特性，描述了材料在屈服点后的应变硬化能力；

• 热软化指数（Thermal softening exponent）：表示材料的热软化特性，描述了材料在高温下变软的能力；

• 材料常数（Material constant）：表示材料的比例常数，包括导热系数、体积膨胀系数和密度等。

硼钢JOHNSON-COOK参数实验测定

确定硼钢的JOHNSON-COOK参数是进行数值模拟和工程分析的基础。通常采用实验测定的方式来获得这些参数。常见的实验方法包括拉伸试验、压缩试验和冲击试验等。

在拉伸试验中，通过对硼钢试样施加不同的拉伸应变速率，测量应力-应变曲线并分析得到屈服强度和塑性应变硬化指数。在高温下的拉伸试验中，还可以得到热软化指数。

压缩试验和冲击试验可以补充拉伸试验的结果，进一步完善JOHNSON-COOK模型的参数。通过不同实验条件下的测试，可以获得更准确的杨氏模量和材料常数。 未知驱动探索，专注成就专业