基于JH2本构模型的陶瓷的近场动力学理论研究
发布时间:2020-07-09 09:43
【摘要】:随着现代战争形式从大战场、阵地战转向区域战、巷战,战斗人员和车辆在战场上受到的威胁日益增加,装甲防护技术成为各国军事装备研制课题中的重要一环。陶瓷有着高硬度、高强度、高韧性及低密度等特性,作为装甲材料有着传统材料无可比拟的优势,成为各国装甲材料研究热点。随着计算机性能的提高,数值模拟越来越受研究人员的青睐。但是,由于陶瓷装甲在高速冲击下的动态力学行为这一问题涉及到断裂、破坏问题,使用有限差分法、有限单元法等基于连续介质力学理论的数值模拟方法都有相当大的困难。而近场动力学理论作为新兴的非局域理论,在处理断裂、破坏问题时有着连续介质力学理论不具有的优势。本文使用非常规态近场动力学理论,结合经典JH-2本构模型,对陶瓷材料的动态力学行为进行了理论研究与数值建模。本文的主要研究内容包括:1.基于非常规态近场动力学理论,结合近场动力学态理论中的非局域变形梯度,对经典Johnson-Holmquist弹塑性材料本构在近场动力学中的实现进行了理论研究,提出了陶瓷的近场动力学理论模型。研究了Johnson-Holmquist弹塑性本构方程的应力更新算法,为基于经典本构的陶瓷的近场动力学计算提供理论指导。2.根据本文提出的陶瓷的理论模型设计编写了近场动力学计算程序,通过对一系列Johnson-Holmquist本构模型的算例进行数值研究,对比验证了本文提出的陶瓷的理论模型的准确性和可靠性。3.使用本文提出的陶瓷的近场动力学理论模型研究了陶瓷侧面撞击实验以及薄板玻璃冲击实验中陶瓷的动态响应和损伤破坏过程,对应力波传播与损伤演化过程进行了分析。结果显示,本文的计算结果和实验值相吻合,本文的方法在处理陶瓷的高速冲击破坏问题时具有独特的优势。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TJ810.38;TJ04
【图文】:
标准化断裂强度为: = ( ) ( π ¢ ) (2-准化断裂强度可以限制为: SM X 在定义重要断裂强度时,选用此条件可以提供更好的灵活性 , M N以及SM X为材料的参数 标准化的应力为: = (2-表示真实等效应力, 表示根据 Hugoniost 弹性极限的等效应力 标准化的最大拉伸静水压强为: = (2-
图 2-1 膨胀压力的增量形式增量通过考虑能量决定 当 D=0 时 = ,当 D=1.0 时 = 的增量减少时转化为内部势能并, 增加 和偏应力的弹性内能一般形式: = 效塑性流动应力,表示弹性剪切模量 能量损失为: = ( ) ( )量损失时, 通过 转化为静水势能:
武汉理工大学硕士学位论文的数值模拟结果将会产生非物理性震荡 本文采用了 Monagha性算法,这一算法使得冲击波的模拟成为可能,并且避免了粒子震荡的产生[53] 为了实现这一功能,我们考虑采用 Smoothedamics(SPH)中的人工黏性算法
本文编号:2747288
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TJ810.38;TJ04
【图文】:
标准化断裂强度为: = ( ) ( π ¢ ) (2-准化断裂强度可以限制为: SM X 在定义重要断裂强度时,选用此条件可以提供更好的灵活性 , M N以及SM X为材料的参数 标准化的应力为: = (2-表示真实等效应力, 表示根据 Hugoniost 弹性极限的等效应力 标准化的最大拉伸静水压强为: = (2-
图 2-1 膨胀压力的增量形式增量通过考虑能量决定 当 D=0 时 = ,当 D=1.0 时 = 的增量减少时转化为内部势能并, 增加 和偏应力的弹性内能一般形式: = 效塑性流动应力,表示弹性剪切模量 能量损失为: = ( ) ( )量损失时, 通过 转化为静水势能:
武汉理工大学硕士学位论文的数值模拟结果将会产生非物理性震荡 本文采用了 Monagha性算法,这一算法使得冲击波的模拟成为可能,并且避免了粒子震荡的产生[53] 为了实现这一功能,我们考虑采用 Smoothedamics(SPH)中的人工黏性算法
【参考文献】
相关期刊论文 前6条
1 胡yN乐;余音;汪海;;基于近场动力学理论的层压板损伤分析方法[J];力学学报;2013年04期
2 杨震琦;庞宝君;王立闻;迟润强;;JH-2模型及其在Al_2O_3陶瓷低速撞击数值模拟中的应用[J];爆炸与冲击;2010年05期
3 侯海量;朱锡;阚于龙;;轻型陶瓷复合装甲结构抗弹性能研究进展[J];兵工学报;2008年02期
4 姚国文;刘占芳;黄培彦;;冲击压缩下陶瓷材料中的破坏波模型[J];应用数学和力学;2006年02期
5 崔琳,宁俊生,肖佳嘉;“效-费”比原则在陶瓷材料选择及复合装甲设计中的运用[J];兵器材料科学与工程;2002年01期
6 刘占芳,姚国文,詹先义;高速冲击条件下玻璃中破坏波的损伤累积模拟[J];应用数学和力学;2001年09期
本文编号:2747288
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