AISI 4340钢靶大塑性模型及断裂起始模型参数研究

作     者：李祥辉 张兴渝 胡家豪 刘洋 马伯翰 王永刚 蒋招绣 LI Xianghui;ZHANG Xingyu;HU Jiahao;LIU Yang;MA Bohan;WANG Yonggang;JIANG Zhaoxiu

作者机构：宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211 宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室浙江宁波315211 宁波工程学院建筑交通工程学院浙江宁波315211 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2025年第46卷第1期

页      面：299-314页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(12102213) 

主　　题：钢靶 力学性能 塑性模型 断裂起始模型 有限元模拟 侵彻 

摘      要：钢靶侵彻是一种典型的大塑性变形过程,靶材本构与损伤模型的构建是实现有限元模拟的重要前提。针对AISI 4340钢进行不同应力状态、应变率的静动态试验以及多层靶的侵彻试验。为实现钢靶侵彻的有限元模拟,引入能描述材料在大塑性应变阶段(即颈缩后)应力-应变响应的Swift-Voce混合塑性模型,以及同时考虑含应力三轴度、Lode角参数、应变率、温度的拓展Hosford-Coulomb断裂起始模型。在模型参数标定中,基于试验数据和有限元模拟进行塑性模型的参数标定;在构建误差函数以及单纯形法的线性规划算法基础上标定断裂起始模型的参数;通过建立准静态拉伸试验、动态拉伸试验和侵彻试验的有限元模型,对塑性和断裂起始模型参数进行反演验证。研究结果表明:AISI 4340钢表现出明显的应变率强化和热软化效应;新构建的本构与损伤模型能够准确预测钢靶材料的变形与断裂行为,且在侵彻试验模拟中与试验结果较为吻合。