武汉理工大学学报(交通科学与工程版)
Journal of Wuhan University of Technology
(Transportation Science & Engineering)
Vol. 44 No. 5Oct. 2020
罗刚谢伟李德聪
（中国舰船研究设计中心武汉430064）
摘要：为得到一种适用于船用钢动态本构模型的一般形式及其构造方法，对船用Q345B 钢进行了 静态拉伸及SHPBCHopkinson 压杆）试验，获得了应变率在0. 000 2〜1 680 s"范围内材料的应 力-应变曲线.基于实验数据特征及Johnson-Cook 材料本构模型构造思想，提出了适用于Q345B 钢动态本构模型的一般形式.采用Matlab 编程，获得了 Q345B 钢的新动态本构模型方程及参数.
结果表明：文中提出的本构模型方程与材料实验更加吻合，从低应变率到高应变率均具有良好适 应性，且其构造方法也具有通用性.
关键词:Johnson-Cook 材料模型；动态本构模型；屈服应力；应变率
sma天线中图法分类号：U66& 1 doi ：10. 3963/j. issn. 2095-3844. 2020. 05. 011
0引 言对金属材料及结构在诸如爆炸、高速冲击等 载荷作用下的塑性变形进行数值模拟时，最重要
的问题是建立一个能真实反映材料响应过程中物
理本质的本构模型准确的本构关系对于数值
仿真研究的重要性毋庸置疑囚.寻求一种适合于
船用钢的动态力学本构模型对于船舶结构在遭受
碰撞、爆炸等冲击载荷作用下的动响应数值分析 一直是船舶结构领域的热点.
目前，在冲击动力学的数值计算方面，应用最
广泛的金属材料本构方程囚为Cowper-Sym- onds ⑷材料模型（以下简称CS 模型）及Johnson- Cook ：5］材料模型（以下简称JC 模型）.其中CS 本
构模型建立了动态屈服应力与静态屈服应力的应
道路广角镜
变率函数关系，但未考虑动态屈服后流动应力的 应变强化效应，其函数形式为
式中：为屈服应力;D 和g 为材料参数.
JC 本构模型综合考虑了应变强化，应变率强 化及温度软化，其本构模型方程是基于大量实验
精细雾化喷嘴
数据进行的拟合得到，而没有任何的物理证明 其具体形式为
<?=（6 + 阳）［1 + Cln ［詡（1 —
f 【星
）
（2）
式中各参数表示的物理意义及单位见表1.
表I JC 模型各参数物理意义及单位
参数
名称/物理意义by/MPa
初始屈服应力
弩的结构图B/MPa 应变强化参数£p 等效塑性应变
n 应变强化系数
C/MPa 应变率强化参数Ep' Is-'
等效塑性应变率
eo /sT 参考应变率（通常取1）T/K 材料温度
T o /K 参考温度（通常取室温）T m /K
材料熔点温度
JC 模型一般函数形式可以表示为 h （e p ） X /2（e p - ）/b （T ）.其中：第一项为应变强化项，第二
项为应变率强化项，第三项为温度软化项.
风湿油目前,JC 模型及CS 模型得到了广泛应用，并
已集成到LS~Dyna , Dytran , Abaqus 等多款商用
收稿日期：2020-08-26
罗刚（1986-）：男，博士生，工程师，主要研究领域为船舶结构力学*国家973计划项目资助（613305
）
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