【转载】Johnson-Cook本构模型及材料数据库

liwei19920518

Johnson-Cook 本构模型和断裂准则是 Johnson 和 Cook 在上个世纪八十年代提出的，被广泛应用于冲击领域，Johnson、Cook 等学者对等材料进行了不同应变率和温度下的霍普金森拉杆、扭转试验，通过数值模拟与试验结果对比，标定了 12 种材料的 Johnson-Cook 本构模型的参数；提出了考虑了大应变、高温以及高应力影响的断裂准则，并通过 Taylor 撞击试验与数值模拟的对比进行验证。

    J-C模型已经研究得比较成熟，国内外有诸多文献发表。其将材料加工硬化效应、应变率效应和温度效应解耦，方程形式比较简单，便于工程应用。J-C模型已内置在很多大型商业有限元软件如Abaqus中，在材料加工、汽车耐撞性检验、高铁安全性测试、鸟撞飞机模拟等领域中得到了广泛应用，为材料和结构设计提供了宝贵的技术参数和参考信息。但是，数值模拟的预测能力很大程度上依耐于模型参数的准确性，因此必须对材料J-C模型参数进行细致地实验标定。

    方程(1)和(2)右边三项分别代表加工硬化效应、应变率效应和温度效应对流动应力或断裂应变的影响。式中A、B、C、n、m以及D1- D5均为模型参数。

                                                          图 1 Johnson-Cook模型应用实例

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                                                          图2 Johnson-Cook材料数据示例

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