[发明专利]一种JH-2本构完整强度方程参数的优化方法

说明书

本发明涉及一种JH‑2本构完整强度方程参数的优化方法，属于脆性材料力学性能表征技术领域。所述方法首先基于雨贡纽条件下的等效应力、准静态压缩强度和准静态抗拉强度计算获取了最大拉伸静水压的取值范围，之后在此范围内基于准静态压缩强度和动态压缩强度获取了应变率敏感系数的下限值，并基于雨贡纽条件下的等效应力和准静态压缩强度获取了应变率敏感系数的上限值；然后在最大拉伸静水压和应变率敏感系数的取值范围获取了完整强度参数和完整强度指数；最后从多组对所述参数获得最优参数。所述方法综合考虑了方程中各参数之间的相关性，降低了参数获取计算误差，提升了参数优化的可操作性。

技术领域

本发明涉及一种JH-2本构完整强度方程参数的优化方法，属于脆性材料力学性能表征技术领域。

背景技术

随着计算科学的高速发展，数值模拟技术在材料研究及结构设计领域的应用也愈加广泛，为了准确描述材料在特定条件下的力学响应和失效行为，需要在模拟软件中定义材料的本构模型，本构模型参数的准确性是决定模拟仿真计算精度的主要因素。对于陶瓷、玻璃、非晶等脆性材料，JH-2本构可以较为准确的描述材料在不同条件下的物理响应，然而JH-2本构参数较多，部分参数无法直接获取，而通过间接法测试或拟合的参数精度较低，通常需要进行大量的数值模拟调试，限制了JH-2本构的应用与发展。

JH-2本构完整强度方程主要涉及A、N、T、C四个待测参数，其中A为完整强度参数，N为完整强度指数，无实际物理意义；T为最大拉伸静水压，是完整强度曲线与横坐标轴的交点，无法直接测试获得；在传统参数获取方法中，通常将材料抗拉强度作为T的近似取值，或者按照模拟调试结果自行定义T的取值(如文献“Dynamicmaterial model of annealed soda-lime glass”中所描述)，由于T与材料抗拉强度具有本质区别，传统方法无法通过便捷手段获得T值的合适取值；C为材料的应变率敏感系数，通常由准静态压缩强度和不同应变率条件下的动态压缩强度计算获取。在文献“杆式动能弹侵彻陶瓷复合靶的数值模拟研究”中，将由等效强度σ和静水压P构建的σ-P坐标系中的各强度点与(T，0)点连线，并将此直线近似为此应变率条件下材料的σ-P曲线，然后获得相同静水压条件下不同应变率对应的强度值，进而将完整强度方程做比计算应变率敏感系数C。由于JH-2本构中的完整强度曲线为上凸形曲线，其起始斜率远大于构造的σ-P曲线，因此构造的σ-P曲线始终处于真实完整强度曲线下方，用于计算的材料强度始终小于真实值，计算获得的C值偏小(如图1所示)；同时，由于参数T取值的不确定性，C值的计算误差被进一步放大。参数A、N通过将完整强度曲线上的两点带入方程求解获得，其准确性除取决于带入测试结果的准确性外，也受到参数T、C取值准确性的影响。

采用传统参数获取方法得到的JH-2本构完整强度参数准确性较低，无法直接用于模拟计算；同时，传统参数优化方法为人为逐个调整参数取值，忽略了各个参数之间的联系，调试往往基于个人经验，盲目且效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种JH-2本构完整强度方程参数的优化方法，所述方法实现了JH-2本构完整强度方程参数的有效获取，提升了参数优化过程的可操作性。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种JH-2本构完整强度方程参数的优化方法，所述方法步骤包括：

测试获得的雨贡纽条件下的等效应力、准静态压缩强度、准静态抗拉强度和动态压缩强度；

获取最大拉伸静水压的取值范围[T_min，T_max]：基于JH-2本构完整强度方程所对应的完整强度曲线中的准静态抗拉强度计算获得最大拉伸静水压的下限值T_min；对所述完整强度曲线做归一化处理，基于归一化后完整强度曲线上的所对应的雨贡纽条件下的等效应力、准静态压缩强度和准静态抗拉强度计算获得最大拉伸静水压的上限值T_max；