J-C本构模型参数对45钢钻削仿真结果的影响规律

基于AdvantEdge FEM软件建立了45钢钻削过程的有限元数值仿真模型,通过单因素仿真试验获得了一组用标准麻花钻钻削45钢工件时的扭矩、轴向力、钻削温度和切屑形态仿真数据,并据此研究了45钢J-C本构模型的5个参数(屈服强度、硬化模量、应变率敏感系数、温度软化系数、应变硬化指数)对钻削过程数值仿真结果的影响。结果表明,45钢J-C本构模型的5个参数对其钻削过程数值仿真结果的影响具有明显的规律性。在给定的工艺参数与工件材料J-C本构模型的5个参数的取值范围内,扭矩、轴向力与钻削温度受屈服强度、硬化模量、温度软化系数的影响较大;切屑卷曲半径的变化主要受屈服强度、温度软化系数、应变硬化指数的影响,与参数硬化模量、应变率敏感系数的关系不大。该结果对调整与优化用于钻削过程有限元数值仿真的工件材料J-C本构模型参数,获得准确的钻削过程数值仿真结果有一定的参考价值。

核电站常用管道材料J-C本构模型参数识别及验证

针对核电站管道在受到地震等灾害产生的偶然冲击载荷作用时的应力流动与变形情况,采用电子万能试验机和高速拉伸试验机,分别对碳钢A106(A-106 GR.B)、不锈钢304L(A-312 TP304L)、合金钢A335(A-335 GR.P11)3种核电站常用的管道材料进行准静态拉伸与动态拉伸试验,并根据试验所得结果拟合建立了3种材料的Johnson-Cook(J-C)本构模型。利用Abaqus有限元分析软件建立管道的冲击模型,并通过冲击试验台架对仿真结果进行验证。结果表明,3种材料都出现了明显的应变率强化效应,A335的抗冲击能力更好一些,304L与A106抗冲击能力差别不大。试验结果与仿真结果吻合度良好,拟合得到的J-C本构模型参数可靠性较高,能够准确地描述材料在冲击载荷下的应力流动与变形行为,对核电站常用管道受冲击载荷作用仿真分析研究具有十分重要的意义。

基于J-C模型440C不锈钢动态本构关系的修正

为了构建合理描述440C不锈钢流动应力变化关系的本构模型,借助万能试验机和霍普金森压杆装置,分别进行了准静态和动态压缩试验。依据所获得的试验数据,对原J-C本构模型参数进行了标定,并探讨了其描述所研究材料应力流动行为的适用性和预测准确性。基于分析的结果,提出了一种考虑应变、应变率和温度间相互耦合的修正J-C本构模型,并进行模型参数标定。将试验数据与模型预测值进行对比分析,并通过相关性系数R、平均相对误差AARE和平均均方根偏差RMSE三个统计参数,对所提出模型的有效性进行评价。结果表明,440C不锈钢的动态力学行为受应变、应变率和温度间耦合作用的共同支配,所提出修正J-C本构模型相关性系数R为0.9959,平均相对误差AARE为0.073,平均均方根偏差RMSE为0.7618,能够合理地描述其应力流动行为。

18CrNiMo7-6合金钢J-C损伤模型失效参数研究

针对高速冲击、机械成型加工等数值模拟中广泛应用的Johnson-Cook(J-C)损伤模型失效参数求取问题,对18CrNiMo7-6合金钢材料开展了3个系列的力学实验。通过缺口试样准静态拉伸实验和有限元模拟,确定了既考虑空间分布效应,又考虑应变累积效应的应力三轴度的计算方法。结果表明:失效应变随应力三轴度的增大而减小;通过10^(-3)、10、10^(3)s^(-1)应变率下的拉伸实验与霍普金森拉杆(SHTB)冲击实验,发现随着应变率的增大,材料屈服强度有所增加,表明了材料有明显的应变率强化效应,并且失效应变随着应变率的增大而增大;在25、200、300、400℃的拉伸实验中发现随着温度的升高,材料屈服强度逐渐降低,但材料的抗拉强度在300℃时要高于200℃下的结果,并且随着温度的升高失效应变逐渐减小。根据上述实验结果拟合得到了J-C损伤模型失效参数,从拟合优度可以看出拟合所得参数的可靠性。最后通过Taylor冲击实验与有限元模拟进行验证,结果表明,当冲击速度为430 m/s时,实验与仿真得到的冲击试样均发生了破坏,并且有限元模拟得到的试样破坏形态与实验结果最大误差为6.3%,结果吻合良好,验证了所选用的J-C损伤模型的合理性以及实验所得参数的有效性。

A100钢等效直角切削仿真及J-C本构参数敏感度分析

为提高A100钢J-C本构参数逆向识别的精度和效率。采用二维的铣削仿真模型结合正交表,得到在A100钢各J-C本构参数的不同水平组合下,铣削力和铣削温度的模拟值。根据霍普金森压杆实验结果确定正交表的因素水平,通过对模拟结果的极差、方差分析得到各本构参数对响应变量的影响规律,并与对应的三维仿真模型模拟结果做比较,验证了等效二维铣削仿真模型的适用性。结果表明:铣削力、铣削温度对热软化系数m的变化最敏感,对应变强化系数B和加工硬化指数n不敏感,等效二维铣削仿真模型适用性较好。

工程机械用Q1100钢的J-C本构修正模型

采用Gleeble-3800热模拟实验机研究了工程机械用Q1100钢在变形温度为850~1200℃、应变速率为0.01~10 s^-1条件下的热变形行为,得到了Q1100钢的真应力-真应变曲线,建立了原始J-C模型并对其进行修正,通过对比,验证了修正后模型的准确性。结果表明:Q1100钢的流变应力随变形温度的升高和应变速率的减小而降低,真应力-真应变曲线从动态回复型转变为动态再结晶型;原始J-C模型不适合高温下的流变行为预测,忽略了应变、应变速率和温度3个因素的相互影响,模型预测值与实验值的相关系数仅有0.96665;修正后的J-C模型弥补了这种缺陷,高温下仍具有较高的准确性,预测值与实验值的相关系数为0.99267,绝对误差在20 MPa以内的数据点占比为97.88%,平均相对误差为5.44%,预测精度较高。

GH4169高温合金J-C本构模型的有限元模拟

镍基高温合金具有十分优良的高温性能,因此被广泛应用在航空航天领域.为了探究固溶+时效状态下的GH4169镍基高温合金的力学性能,在应变速率为0.01s-1,0.1s-1,1s-1三种条件,以及20℃~650℃不同温度下进行了拉伸试验,并用所得的实验数据对J-C本构模型的各个参数进行了拟合.用所得的模型对材料的拉伸行为进行有限元模拟,验证实验结果.研究表明:固溶+时效状态下的GH4169镍基高温合金的应力应变会随着温度的变化而变化,并且温度对其影响比较大.以实验结果为基础建立的J-C本构模型所进行的模拟结果与实验结果较为一致,证明了该模型可以在一定的范围内准确地预测GH4169的应力应变.

基于J-C模型的45钢本构参数识别及验证

使用万能材料试验机、霍普金森拉杆(SHTB)和Taylor撞击试验研究了调质处理的45钢在常温～1 000℃、应变率10^(-4)～10~3 s^(-1)下的力学行为。拟合试验数据,结合Taylor撞击试验反算,得到了J-C本构相关参数和C-L断裂准则的模型参数。通过对高速下Taylor撞击试验中弹体变形和断裂的数值仿真与试验结果的比较,验证了模型及参数对预测调质处理的45钢动态大变形和断裂的有效性。

基于J-C本构模型的Comp.B炸药落锤冲击数值模拟

为研究Comp.B炸药在惯性冲击下的力学响应特性,基于Johnson-Cook本构模型,对点火前的Comp.B炸药大落锤(400 kg)冲击实验进行了数值模拟.在不同应力加载条件下模拟计算得到了用状态方程和不用状态方程的σ-t曲线,对比应力峰值、应力上升时间等主要力学参数,结果表明考虑了状态方程的数值模拟结果与实验吻合最好,可以很好地模拟炸药惯性冲击下的力学响应.

含类Kerr介质的多光子J-C模型中光场振幅的N次方压缩

二能级原子处在为类克尔介质充满的高Q腔中，单模辐射场注入后，类克尔介质与二能级原子和单模辐射场同时耦合相互作用，本文即研究这种相互作用系统中光场振幅的N次方压缩特性．着重讨论了类Kerr介质与单模辐射场相互作用的强度X和失谐量△对振幅压缩特性的影响．

双光子J-C模型中原子与光场的纠缠及纠缠度

该文提出了在双光子J-C模型中利用二能级原子与单模场的相互作用,制备出原子与光场的纠缠态.随着时间的演化,原子与光场组成体系的纠缠度呈现出周期性变化规律.研究结果表明:在失谐量等于拉比频率时,该体系的纠缠度将长时间处于最大纠缠态.

不同激光脉冲对J-C模型中的反聚束效应的影响

选取三种不同的激光脉冲形式 ,研究了依赖于时间的J C模型中的反聚束效应。

Kerr介质中k光子J-C模型原子信息熵的演化特性

本文讨论了考虑Kerr介质的非线性耦合作用时k光子J-C模型中原子信息熵的演化性质。通过计算得到了原子信息熵随时间的演化特性,分析表明Kerr效应越大,原子信息熵明显减小。多光子过程使原子的信息熵增大,而相干态光场的强度对其也有明显的影响。并且对这些影响的物理机制作了必要的解释。

Kerr介质中J-C模型去纠缠态的场性质

研究了含Kerr介质J－C模型中经原子测量后去纠缠态的光场压缩及反聚束效应，讨论了选择原子测量对Kerr介质中二能级原子系统场性质的影响．

附加克尔介质简并双光子J-C模型的动力学特性

本文利用密度算符间的距离研究了附加克尔介质简并双光子Jaynes－Cummings模型（JCM）的动力学特性．在与标准简并双光子Jaynes－Cummiungs模型以及附加克尔介质单光子Jaynes－Cummings模型相比较的基础上，详细讨论了克尔介质非线性相互作用对该模型动力学行为的影响．

强度依存耦合J-C模型中光场强度对原子共振荧光的影响

本文应用量子电动力学理论,研究了强度依存耦合的二能级原子与单模光场相互作用系统中,光场强度对原子共振荧光的影响.证明了系统的共振荧光仍有三峰带结构,光场强度的增加,将使三峰带结构更加明显,但当光场强度很大,使得本征谱分裂值等于一个激光光子能量时,三峰带结构变为双峰带结构,而且边峰带由单光子跃迁变为双光子跃迁.

基于动态J-C本构的轨道交通车辆新型切削式吸能装置耐撞性研究

针对国内对轨道交通车辆切削式吸能装置的研究大多单从数值仿真出发、缺乏与试验数据的对比、其仿真结果准确性有待探讨的现状,德国德累斯顿TUV SUD铁路股份有限公司铁道车辆测试中心率先对某新型AX-CE型切削式防爬吸能装置进行动态试验,得到其碰撞界面力、压缩行程随时间变化曲线,检验吸能装置的动态性能;采用显示有限元软件LS-DYNA详细建立AX-CE型切削式吸能装置的等效三维模型;采用Johnson-Cook动态热粘塑性材料本构模型、剪切损伤分离准则以及界面粘结-滑移混合摩擦模型,对高速切削吸能及切屑生成过程进行研究,并与试验进行对比分析,验证了数值仿真的正确性;分析了刀具前角、切屑圆心角、切削深度和切削速度等参数对切削式吸能过程的影响程度。研究表明,切削式吸能装置较现有吸能装置吸能特性更优,控制界面力峰值更强;切削深度和切屑圆心角对界面力和吸能的影响显著,刀具前角及切削速度对其影响则较小。

相位自调制效应对两模双光子J-C模型腔场谱的影响

研究了充满Kerr介质的高Q腔中二能级原子和双光子Jaynes-Cummings模型腔场谱。给出了初始光场为光子数态时的计算结果,讨论了相位自调制效应对腔场谱结构的影响。发现随一模相位自调制效应的逐渐增强,本模双峰频差劈裂增加,两模峰高受到有限调制,使各模低频峰高度渐增而达到饱和,高频峰高度渐减直至消失,由非对称的双峰结构渐变为单峰结构。

附加克尔介质依赖强度耦合J-C模型中原子的量子特性

研究了附加克尔介质依赖强度耦合Jaynes-Cummings模型中原子反转特性,并采用密度算符间的距离研究了该模型中原子量子态的演化规律。详细地讨论了克尔非线性作用的强弱以及初始相干光场的强弱对原子反转和原子量子态的演化的影响。结果表明:克尔效应的增强使得原子反转演化的周期减小(gtR≈);在初始相干光场较弱时(n=10),克尔介质的非线性相互作用破坏了原子态演化的周期性,但在初始相干光场较强时(n=50),克尔效应使原子态的演化仍近似具有周期性,且与原子反转演化的周期相同(gtR≈)。无论初始相干光场强弱如何,随着克尔效应的增强,原子回到初态的布居几率增大,当x/g=5时,原子几乎持续地处于初始的激发态。

Kerr效应对双光子J-C模型中光场和原子偶极的压缩效应的影响

研究了一充满Kerr介质的高Q腔中双光子J-C模型中光场和原子偶极的压缩效应,指出了腔中Kerr效应对它们的不同影响。