一种脆性材料动态本构损伤参数的计算反求方法.pdfVIP

第32卷第3期 固体力学学报 VoL32No．3 CHINESE 0FSOLIDMECHANICS JOURNAL 2011 2011年6月 June 一种脆性材料动态本构损伤参数的计算反求方法。 伍乾坤韩旭”胡德安 (湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点实验室，机械与运载工程学院。长沙，4l0082) 摘 要提出一种利用平板撞击的瞬态速度剖面响应反求陶瓷脆性材料的动态本构损伤参数的方法．通过数 值模拟再现平板撞击试验中的正平面波在飞片、样品和窗口材料中的传播情况，分析了“样品／窗口”界面瞬态速度 剖面响应与材料参数之间的映射关系，进而建立了用响应反求本构参数的反问题。且通过一些数值试验验证该反 问题是适定的．基于平板撞击速度剖面响应反求的方法，为快速地获得高应变率下一些传统方法难以测定出的本 构参数提供新途径． 关键词动态本构损伤参数，平板撞击，反求，遗传算法，应力波 一个复杂本构参数的确定将是一个非常耗费人力物 0 引言 力的过程；而且高压高应变率试验往往存在强约束 作用，应力波效应与应变率效应耦合，结构响应与材 陶瓷材料具有高强度、高硬度、高声速、低密度 料响应耦合等问题，使得单一因素试验难以实现．以 等特性，被广泛应用到军用防护装甲中．近年来，陶 往的试探法过程繁琐，不能保证解的正定和唯一性， 瓷装甲材料的本构关系和动态力学特性得到了国内 更难保证解的最优．近年来基于动力响应来反求材 外学者的广泛深入研究，其研究主要集中在利用分 料特性取得了一些成果[7。9]，为快速准确地确定本构 离式Hopkinson杆(SHPB)和平板撞击技术测试其 参数提供了新途径． 在高应变率和高动压下的动态响应：1996年，SAN— 平板撞击试验是一种常用的高压高应变率下材 D RL等‘13利用 DIA实验室GradyE和Moody 料性能研究试验方法，但目前尚未见有由平板撞击 VISAR测得了大量陶瓷材料速度剖面；1999年， 试验直接测得损伤参数的方法．本文通过分析JH一2 T A HolmquistJ和RajendranM等‘2]对前人做的 本构模型参数和平板撞击速度剖面响应之间的映射 G 大量陶瓷试验数据做了一个全面的收录；Johnson 关系，建立反问题，在传统方法容易确定的参数已知 T R和HolmquistJ等口“1提出了一个广泛应用的 的条件下，利用速度剖面响应，反求陶瓷脆性材料的 JH一2本构模型，并利用试验数据确定了一些材料本 动态本构中传统试验方法难以确定的部分损伤 构参数，JH一2被嵌入L孓DYNA，EPIC，AUT0一