ANSYS非均质材料在过载作用下的数值模拟研究(8)
其各种模型的尺寸如下表（1）
表1模型尺寸
模型 长度／mm 直径／mm 材料
弹体 240 120 钢
火工品外壳 100 4（壳厚） 铝
内部第一层结构 24 12 尼龙
内部第二层结构 8 12 铜片
内部第三层结构 8 12 装填药1
内部第四层结构 32 12 装填药2
其仿真结构如图5 图5 模拟的火工品（雷管）的1/4结构
5.3材料本构关系及相关参数
5.3.1材料的本构关系
火工品外壳、弹体和第二层铜填料采用描述材料的加工硬化、应变率和温度软化效应的Johnson-Cook模型，其流动应力表示为：
（8）
式中：A、B、C、n和m为输入常数；
为塑性应变；
为塑性应变率；
为相应温度；
破坏应变可表示为：
（9）
式中： ，破坏损伤系数；
，有效应力率；
雷管内部两层装药采用塑性随动模型，各向同性、随动硬化或各向同性和随动硬化的混合模型，与应变率相关，可考虑失效。通过在0（仅随动硬化）和1（仅各向
同性硬化）间调整硬化参数β来选择各向同性或随动硬化。应变率用Cowper-Symonds模型来考虑，用与应变率有关的因数表示屈服应力，如下所示：
（10）
式中： 为初始屈服应力；
为应变率；
C和P为Cowper Symonds为应变率参数；
为有效塑性应；
为塑性硬化模量，由下式给出：
（11）
火工品内部尼龙填料采用非线性粘弹性材料模型，其剪切松弛效应描述如下：
（12）
其材料的应力率和应变率关系描述如下；
（13）
混凝土材料用H-J-C模型，该模型是描述高速冲击高应变率条件下混凝土动态响应较为合适的材料模型，H-J-C模型的归—化等效强度公式描述如下：
（14）
式中：A为归一化的内聚强度；
D为损伤度( )；
B为归—化的压力硬化系数；
Ⅳ为压力硬化指数；
C为应变率系数；
( ；
, 为归一化的；
最大强度；
量纲一的应变率；
为真实应变率， = 为参考应变率；
5.3.2 材料的相关参数
本文模拟计算了侵彻过程中弹载火工品的动态过载特性，所出现的物理量的量纲为：g-cm-μs。弹体、火工品外壳、内部装填药、混凝土靶板的材料属性依次见下表
表2弹体材料参数
序号 参数 含义 数值
1 /（g• ）
密度 7.83
2 E/MPa 杨氏模量 2.1
3 U 泊松比 0.28
4 SIGY/MPa 屈服应力 1000
5 ETAN/MPa 剪切模量 1500
6 SRC 应变率常数 0.018