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文档简介
John-Cook材料本构模型
式中,£P一一等效塑性应变:
7P
£----&)=1.0的无量纲塑性比,S=二一;
T—T
7’——相对温度,T*=-------3—
T-T
'meltxroom
A----屈服应力,Pa;
B一一应变硬化系数,Pa:
n一一应变硬化指数;
C一一应变率相关系数:
m一一温度相关系数。
表达式的第一项(A+8£”)表示对干©'=1.0和7"=()(等温状态)时的应力与应变的函数关系;表达式的第二项
(1+Cln/)和第三项(1-Tw)分别表示应变利率温度的影响。
表Johnson和Cook给出的值
硬度密度比热熔温AB
材料nCm
(洛氏)g/cn?J/kg.KKMPaMPa
高导无氧铜F-308.93831356902920.310.0251.09
药筒黄铜F-678.5238511891125050.420.0091.68
锲200F-798.944617261636480.330.0061.44
工业纯铁F-727.8945218111753800.320.0600.55
卡彭特电工钢F-837.8945218112903390.400.0550.55
1006钢F-947.8945218113502750.360.0221.00
2024-T35I铝B-752.778757752654260.340.0151.00
7039铝B-762.778758773373430.410.0101.00
4340钢C-307.8347717937925100.260.0141.03
S-7钢C-507.75477176315394770.180.0121.00
钓合金
C-4717.0134172315061700.120.0161.00
0.07NiO.OSFe
Du-75TiC-4518.64471473107911200.250.0071.00
群永要《弹道学报》第16卷第2期
PE/GPaA/MPaB/MPaCnmTm"KTrvom/K
93W17.63500.28415061770.0080.121.01450294
603钢7.852100.2207921800.0160.121.01520294
(断裂破坏时的)应变
其中,Di、D2、6、DKDs输入参数,o*是压力与有效应力之比,a=p/o-e(f.o
兰破坏参数D=y——到达।时,发生破坏。
1tHirofumiIyama,KouseiTakahashi.TakeshiHinata.ShigeruItoh.NumericalSimulationofA1uminum.AlloyForming
UsingUnderwaterShockWave.8"InternationalLS-DYNAUsersConference
PE/GPaA/MPaB/MPaCnmTmEKTnH.,n/K
A70393373430.010.411.00
2Steinherg-Guinan材料本构模型
定义材料熔化前的剪切模量
p-----压力,V------相对体枳,Ec------冷压缩能,Em------熔化能
?=巫,R——气体常数,A——原子量
A
屉服强度
如果Em超过Ei,
y;---初始塑性应变,
当〃超过设置〃等于巴“。
材料熔化之后,by和G设置为初始值的一半.
$OFHC为高导无氧铜,聚能装药药型罩常用材料*MAT_STEINBERG$MIDROGOSIGOBETANGAMASIGM28.930.477
0.120E-0236.00.4500.000.640E-02$BBPHFATMOGAMOSA2.832.830.377E-030.100E-0263.50.179E+042.02
1.50$PCSPALLRPFLAGMMNMMXECOECI-9.003.000.000.000.000.000.000.00$EC2EC3EC4EC5EC6EC7EC8
EC90.000.000.000.000.000.000.000.00*EOS_GRUNEISEN$EOSIDCSIS2S3GAMAOAE020.3941.490.000.00
2.020.4700.00$V01.00
M.Katayama,S.Kibe,T.Yamamoto.NumericalandExperimentalStudyontheShapedChargeforSpaceDebris
Assessment.ActaAstronauttcaVol.48,No.5-12,pp.363-372,2001
/GPa/GPa/GPa/MPa.K-1Cniax
Aluminum27.10.040.484000.271.767-16.692.608e-31.0
Copper47.70.120.64360.451.35-17.983.396c-31.0
W.H.Lee.J.W.Painter.Materialvoid-openingcomputationusingparticlemethod.InternationalJournalofImpac:Engineering
22(1999)1-22
二阶状态方程
翦切模量G与流体应力Y间的本构关系
痣(1+网”Lx,&(x)=Eo(x)+3R"),
(1一x)
。二20。-。)-!,E^=[P{x}dx-3R'TAD,喂蚪
D\1-A)
系数tungstenaluminumsteelTungsten-copperalloy
二Ai21.674191.18674664.95783232.4562457
阶A214.933380.7629953.68837264.6163216
状Bo10.1958273.44476547.47273614.3432909
态Bi12.2632341.545057311.5191480.76214541
方
B29.30515150.964296325.52511386.4410793
程Co0.333884370.433816560.394926130.31988993
Cl0.482488610.548734620.528834120.46744784
Do7.01.53.62.2
po19.172.8067.918.983
Go1.60.2760.4770.844
Ya0.0220.00290.00120.0012
B7.7125.03616000
n0.130.10.450.26
Ymax0.040.00680.00640.0168
b1.3757.9713.14465414.739
h-0.0001375-0.0067159-0.000377358-0.0008056
本构关系
q1.01.01.01.0
f0.0010.0()10.0010.0()1
g0.0010.0010.0010.001
R'0.0000086710.0000083260.00011640.00000663
Tmc45201220.017901710
y()-a0.270.490.520.92
a1.41.71.51.5
3Mie-Gruneisen状态方程
定义压缩材料的压力为
定义膨胀材料的压力为
其中:C为Us-Up曲线的裁距,体积声速
Si、S2、S3是u、-Up曲线斜率的系数,九是Gruneisen常数,//=//>()—1»a是,()的一阶体积修正。
C出处
SiS2S3YoaE
cm/us
铜0.3941.492.020.47
0.16471.921-0.0960.00.352.895e-6
0.1651.920.1(3)AustraIia
0.1491.791.652.895e-6⑴日本
水0.1482.56-1.9860.22680.502.895e-6
0.14891.791.65(4)日本
0.1481.791.65(5)日本
0.14841.790.113.0
铝0.3991.241.54
铁0.45691.492.170.46
4340钢0.45781.331.670.43
Steel(SS400)0.4581.491.93(5)
Aluminum0.53861.3391.97⑵日本
POLYRUBBER8.54000E-021.865OOE+OO
(l)HirofumiIyama,KouseiTakahashi,TakeshiHinata,ShigeruItoh.NumericalSimulationofA1uminumAlloyForming
UsingUnderwaterShockWave.8"'[nternationalLS-DYNAUsersConference
(2)M.Katayama,S.Kibe,T.Yamamoto.NumericalandExperimentalStudyontheShapedChargeforSpaceDebris
Assessment.ActaAstronauttcaVol.48,No.5-12,pp.363-372,2001
(3)JingPingLu.HelenDorsett.DavidL.Kennedy.SimulationofAquariumTestsforPBXW-115(AUST)
(4)S.Itoh,H.Hamashima.DeterminationofJWLParametersfromUnderwaterExplosionTest
15)KatsuhikoTakahashi,KenjiMurata,AkioTorii.YukioKato.EnhancpmentofUnderwaterShockWavphyMptal
Confinement
4多线性多项式状态方程
压力由下式定义
其中,〃二夕/夕0-1,如果4<0,那么设置。2〃2=0,C(y=0o
当设置C()=C[=G=。3=。6=0,G=。5=7-1时,就可以用于符合/律状态方程的气体,其中/为
比热系数。
coClC2C3C4C5C6E0VO
空气0.00.00.00.00.40.40.02.5E-6
5空白材料
在仿真计算中,水介质的材料模型可以选用空白材料(NULL),通过此材料来防止计算应力、应变。在LS-DYNA中为
材料模型9。空白材料模型必须使用状态方程。
6炸药的材料模型
在LS-DYNA中,炸药的材料模型一股都选用材料类型8,即MAT」nGH_EXPLOSIVE_BURN。需要定义的参数有,密
度、爆速与C-J爆轰压力等。此种材料类型必须与状态方程一块使用。
7JWL状态方程
炸药爆轰产物的状态方程常采用JWL方程。此状态方程通常用于描述高能炸药及爆轰产物,其形式为
爆速ABE爆压文
PRiR2GJ
信J/ms'1/GPa/Gpa/GJm-3/Gpa章
SEP炸药1.313652.314301.100.2815.9(1)
TNT1.636930373.83.7474.150.90.359.6021(2)
371.23.234.150.950.30(3)
TNT371.23.234.150.950.30(4)
1.658300611.310.654.41.20.328.9(5)
pbx950l1.8488008.54450.204934.61.350.250.05543(6)
PE4
1.597900774.0548.6774.8371.0740.849.38124.0(7)
BOOSTER
SEP1.3169703723.484.591.060.29(8)
(1)HirofumiIyama,KousciTakahashi.TakeshiHinata,ShigeruItoh.NumericalSimulationofAluminumAlloyForming
UsingUnderwaterShockWave.8"'InternationalLS-DYNAUsersConference
(2)M.Katayama,S.Kibe,T.Yamamoto.NumericalandExperimentalStudyontheShapedChargeforSpaceDebris
Assessment.ActaAstronauttcaVol.48,No.5-12,pp.363-372,2001
(3)M.Katayama,S.Kibe.NumericalStudyoftheConicalShapedChargeforSpaceDebrisImpact.International
JournalofImpactEngineering26(2001)357-358
(4)MarkZ.Vulitsky.ZviH.Kami.ShipStructuresSubjecttoHighExplosiveDetonation.7InternaticnalLS-DYNA
UsersConference
⑸金乾坤等.3DNumericalSimulationsofPenetrationofOil-UellPerforatorintoConcreteTargets.7"
InternationalLS-DYNAUsersConference
(6)W.H.Lee,J.W.Painter.Materialvoid-openingcomputationusingparticlemethod.InternationalJournalofImpactEngineering
22(1999)1-22
(7)JingPingLu.HelenDorsett.DavidL.Kennedy.SimulationofAquariumTestsforPBXW-l15(Al-ST)
(8)S.Itoh,H.Hamashima.DeterminationofJW1.ParametersfromUnderwaterExplosionTest
表JWL状态方程参数
C-J参数JWL状态方程参数
密度PDEoABC
炸药33
g/cmGPamm/t>sGPamVmGPaGPaGPa%R2(O
分子
黑
778377—o&4330
.50.
HMX421O16.1.08o.
Z4.50225844025
HNS0.56.•o.
乃
2610歌368.766.7u.638.03532
60.5435J5•o.
514700468.873u494..580o.35
(x)2I.JS3S•
455721700o.2
77湍6n6,608
701419252•
PETN7302Z.00&6235.J236.29n525.,20o.28
56..4.•os.
63035611Q93oJ994,02025
107.4.
3&.1&O2.6458S.31267744,I50•2
2520L.0o4.95o.8
特屈儿LZ2.7983731.645o.3
2000.283n0
2.727.7。
TNT2.706
2
TNT基2.731I
3
253.092522z678o821
鹿4.
2.834.910.34
B炸药a39Z.6049924o754.
2.783S.035
27518131434.2
Cyclotol77/23.0。2.780.2
&.54..51
H-634.210.307461338167S0.38
4..4.
9.6湍090.35
Ociol78/2225.554973o334.
253OL..3337.6,050.33
Pentolite3.588996032
压装炸药2
1.650
A-3oz3
,60130..308.907961110.6508
9.00
其它典型炸药14
J8.20
910.20z838625
C-4288.70.o.
9.50o.
注装PBX8.09.1o.
86.004.452
2。7.4570,38
-6.00.Q0o.
PBXN-1066Z.7&.134
2。01o.2
-50.5.00
PBXN-109275.6395.201o.4
8.工2112
PBXN-11061.J35.003.4
2。513..2
PBXN-114z
1。03.3718.5.3
PBXN-115.73.81932.6
6232
玉装PBX
3z55o362964.5538
84o.5.o.
LX-IO-13zo2o86887.2429638
80o.,841o.
LX-14-()
PBXN-511
a.B炸药的改良型,RDX/TNT/石蜡=64/36/1
b.见LX-10-1炸药的各值,它们是类似的混合炸药
JamesL.O'Daniel.TlieodorKrauthammer.KevinL.Koudela.AnUNDEXresponsevalidationmethodology.International
JournalofImpactEngineering27(2002)919-937
Effectiveorthotropiccompositematerialproperties
PExxEyyEzz[ixynyz^xzGxyGyzGxz
g/cm3GPaGPaGPaGPaGPaGPa
TOP_L1.9420.3920.3910.740.285850.24183C.241837.9293.9033.903
ALL30_S1.9415.559.84510.130.423380.19622C.259566.1343.8433.843
M1D_L1.9420.5616.9010.670.348390.21859C.245338.1013.8843.922
S铝
*MAT_JOHNSON_COOK
22.770.276
3.37E-U33.43E-U3U.4100.1(JUfc-01l.(X)0.877E-HJ330().0.I00E-U5
0.875E-05-9.003.000.000.000.000.0()0.00
0.00
*EOS_GRUNEISEN
20.53281.3380.000.002.000.000.00
0.00
S金属-铜
*MAT_JOHNSON_COOK
18.960.4781.280.3400000.000000
0.900E-030.292E-020.3100.250E-011.090.I36E+04294.0.100E-05
0.383E-05-9.003.000.000.000.000.000.00
0.00
*EOS_GRUNEISEN
10.3941.490.(X)0.002.020.4700.00
0.00
$炸药
*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN
21.78700()10.83900000.34000000.00000000.00000000.00000000.0000(X)0
♦EOSJWL
25.8140(X)26.8010E-24.10000001.000(X)000.35000000.09000091.0000000
$空气
*MAT_NULL
31,2250E-30.0I7.456E-60.00.00.00.0
♦EOS.LINEAICPOLYNOMIAL
30.00.00.00.00.400.40.0
2.5E-61.0
3水
♦MAT_NULL
41.0-1.00E-4IE-60.00000000.00000000.00000000.0000000
♦EOS.GRUNEISEN
4.148401.7900000.0000000.00000000.1100003.0000300.0000000
1.0
sMATERIALDEFINITIONS
s$$s$$s$$s$$s$$s$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$s$$s$$s$$s$$s$$s$$s$$s$$s$$s$$s$$s$$s$$s$$s$
s
*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN
21.7870(X)10.8390(X)00.3400(X)00.00000000.0(X)00000.00000()0O.()(XX)O()O
*EOS_JWL
25.81400026.801OE-24.10000001.00000000.35000000.09000031.0000000
*INITIAL_DETONATION
20.00000000.00000000.00000000.0000000
♦MAT_NULL
I1.00000000.00000000.00000000.00000000.0000000O.OOOOCXJO0.0000000
S水
*MAT_010
71.000E+000.2e-20.0O.UUOO.OOUh-OO2.00
*EOS_GRUNEISEN
S水
$EOSIDCSIS2S3GAMAOA
60.14801.7900.00001.650.02.895e-6
SVO
1.()
♦EOS_GRUNEISEN
S水
sEOSIDCSIS2S3GAMAOAEO
150.16471.921-0.0960.00000.350.02.895e-6
SVO
1.0
*EOS_GRUNEISEN
3水
$EOSIDCSIS2S3GAMAOAEO
0.14802.56-1.9860.22680.500.02.895e-6
SVO
1.0
S
*MATJOHNSON.CWK
S铝合金
917.61.363.500.2860.000000
1.806E-020.177E-020.1201.600E-021.001.723E+03294.0.100E-05
0J34E-O5-9.O2.000.002.000.000.000.00
0.00
S
*EOS_GRUNEISEN
S铝合金
90.3991.240.000.001.540.000.00
0.00
s
*MAT_PLASTIC_KINEMATIC
$树脂
81.19O.78OE-O10.0000000.800E-030.001.00
0.000.002.00
S
*MAT_PLAST1C_KINEMAT1C
$铝合金
Smidprsigycianbcm
61.862E+011.170E+000.22I.790E-02i.O
srcsrpfs
0.8
S
$空气
♦MATNULL
41.280E-030.000E+00O.OOOE+OOO.OOOE+OO0.000E+00
*EOS_LINEAR_POLYNOM1AL
4O.OOOE-OO1.0O0E-05O.OOOE+OOO.OOOE+OO0.4000.4000.000E+00
O.OOOE+OOO.OOOE+OO
$
S
♦MATJOHNSONCOOK
57.830000.77
7.92OE-O35.1OE-O30.2600.140E-011.030.1793E+042940.100E-05
0.477E-05-9.00E+03.000.00.800.000.000.00
0.0()
*EOS_GRUNEISEN
S铁
50.45691.4900.000.(X)2.170.460.0()
1.00
S金属-铜
*MAT_JOHNSON_COOK
38.960.4781.280.3400000.000000
0.900E-030.292E-020.3100.250E-011.090.I36E+04294.0.100E-05
0.383E-05-9.003.000.000.000.000.000.00
0.00
S金属-铜
*EOS_GRUNEISEN
30.3941.490.000.002.020.4700.00
0.00
$DefineSteel4340
*MAT_JOF^SON_COOK
1,7.8400E+00,0.759E-00,2.000E<-00,0.320E+00,0.000E+00
0.793E-02,0.510E-02,2.60E-01,1.400E-02,1.030E+00,1.793E+03,2.930E+02,
4.400E-06,2.000E-02,2.000E+00,0.000E+00,0.80E+00,2.100E+00,-0.05E+00,
0.610E+00
*EOS_GRUNEISEN
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