144 / 2021-04-12 09:09:27

考虑旋转效应的率相关键基陶瓷近场动力学本构研究

近场动力学；键理论；陶瓷侵彻行为；泊松效应；失效准则

本构模型作为描述陶瓷动态力学行为的数学表达式，在陶瓷材料的数值模拟中起着不可或缺的作用，已有的本构模型能够较好地描述陶瓷材料在冲击载荷下的动态力学行为，但在三维条件下，该本构模型预测的泊松比为0.25，且已知的大部分陶瓷都不为0.25，这一差异使得原有的本构模型无法被用于研究多种不同类陶瓷的动态力学行为。本研究在已有的本构模型基础上，运用切向键力的描述方法，考虑键对旋转的作用，使模型突破泊松比的限制，能够准确预测不同种类陶瓷材料(SiC、B₄C等)的基本力学性能，包括泊松比。然后增加了新的损伤判断准则，即拉剪和压剪失效的综合损伤判断，完善率相关键基近场动力学本构模型，从而实现原模型的修正。采用修正的本构模型进行若干数值实验，包括正面冲击、侧面冲击以及单轴压缩实验，将模拟结果与经典有限元得到的结果以及实验结果进行对比，发现该修正模型能够准确地模拟不同种陶瓷材料的损伤行为，验证了修正模型在描述多种陶瓷材料损伤行为的有效性。