[发明专利]一种高速冲击载荷下PC薄板大变形韧性破坏问题仿真方法

摘要

本发明提出一种高速冲击载荷下聚碳酸酯薄板大变形韧性破坏问题仿真方法，该方法通过理论‑实验‑仿真相结合，充分借助于实验测定、理论建模和数值分析手段，通过实验方法测定了PC薄板在不同冲击条件下的变形和破坏形态，在有限变形和一致性热力学框架下建立了充分考虑大变形、热力耦合、温度与应变率敏感性的PC本构模型，借助于有限元软件中的自定义材料子程序模块开发了新型PC材料模型，开展了PC薄板高速冲击问题的有限元仿真，实现高速冲击载荷下PC薄板大变形韧性破坏行为的高效分析与精准预测。

主权项

1.一种高速冲击载荷下聚碳酸酯薄板大变形韧性破坏问题仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：通过PC试件设定温度和应变率范围内的单轴拉伸与压缩实验，确定温度、应变率及静水应力对PC材料力学性能的耦合影响规律；所述耦合影响规律包括非线性屈服转变、应变软化、各项同性‑随动混合硬化、热力耦合；通过PC薄板的高速弹道冲击试验获取不同冲击条件下PC板件的变形与破坏形态；所述冲击条件包括PC薄板厚度，冲击速度，冲击角度；步骤2：在有限变形与一致性热力学框架下，基于变形梯度和Hencky应变的热‑弹‑塑性分解，进行PC材料本构建模，模型引入PC材料典型热力学特性，所述典型热力学特性包括非线性屈服转变、应变软化、各项同性‑随动混合硬化、热力耦合和粘塑性大变形；步骤3：根据步骤1得到的耦合影响规律，并利用步骤2得到的PC本构模型，通过有限元软件中的自定义材料子程序实现本构模型的数值开发和有限元集成，在有限元软件材料库中创建新型PC材料模型；步骤4：在有限元软件中建立PC薄板和冲击弹头有限元模型，定义弹头初始速度、薄板边界条件、薄板材料属性、薄板与弹头之间的接触形式和接触参数；其中薄板材料属性根据步骤3得到的新型PC材料模型进行定义；步骤5：进行PC薄板高速弹道冲击有限元仿真，在有限元软件后处理模块读取薄板上的应力场、变形场、温度场和破坏形态，分析冲击速度和冲击角度对薄板变形破坏形态的影响规律，获取薄板上最大温升值、临界破坏角度和临界破坏速度。