泰勒杆实验对材料动态本构参数的确认和优化确定

摘要

本文以材料动态力学性能研究为背景，对泰勒杆实验在材料动态本构模型参数确认和确定方面的应用加以了研究，通过试验数据和数值模拟结果相对比的过程，提出了一种确认并优化确定材料动态本构参数的方法。 该方法以确认性理论为依据，结合本文提出的测点平均偏差判据和Lenvenberg-Marquardt形式的非线性最小二乘优化算法，最后通过程序设计并编程实现；方法中的对比过程是由自主开发的程序与非线性动力学分析软件LS-DYNA间的数据交互实现的；方法中涉及到确认性实验的开展和相关有限元数值模拟工作。 文中以Johnson-Cook模型描述的OFHC(oxygen-freehigh-conductivitycopper)材料为例，对文献中给出的材料参数初值开展了具体的模型参数确认和优化确定工作，并得出了一组优化确定后的模型参数。利用优化后的模型参数，本文对不同撞击速度、不同长径比的OFHC材料泰勒杆实验外形结果进行了数值模拟，结果与真实实验相吻合；此外还利用优化后的模型参数，求出了不同应变率和应变情况下的材料动态流动应力，并与阶段理论模型解进行了比较，结果吻合较好。 针对泰勒杆实验中一些影响确认和优化确定结果的不确定因素，本文进行了相关的不确定度分析，主要分析对象有速度测量误差、撞靶姿态控制偏差和外形测量误差等。其分析结果给出了这些因素引起的实验结果不确定度的相对大小，也表明了将泰勒杆实验作为材料动态本构模型参数的确认性试验是合理的。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究背景和意义

1.2材料本构模型

1.3材料动态力学性能实验测试

1.4泰勒杆实验研究进展

1.5本文主要研究内容

第二章泰勒杆实验阶段模型理论分析

2.1引言

2.2理论分析

2.2.1基本公式

2.2.2 e和β的确定

2.2.3应变率估计

2.3本章小结

第三章动态本构参数的确认和优化确定方法

3.1模型确认理论简介

3.2模型确认方法

3.3确认目标及确认判据

3.4 JC模型参数确认和优化确定

3.5本章小结

第四章泰勒杆实验及相关数据测量

4.1实验目的

4.2泰勒杆实验系统简介

4.3实验测量

4.4试验结果

4.5本章小结

第五章泰勒杆实验数值模拟

5.1引言

5.2仿真软件介绍

5.3泰勒杆实验数值仿真

5.4本章小结

第六章主程序设计及确认优化结果

6.1引言

6.2主程序设计

6.3确认和优化结果

6.4优化参数模拟结果与泰勒实验结果的比较

6.5动态流动应力阶段模型解与优化参数计算值的比较

6.6不确定因素分析

6.7本章小结

第七章全文总结及研究展望

7.1全文总结

7.2研究展望

参考文献

攻读学位期间发表论文及参加科研工作情况

致谢