机械工程学报

作者：刘晓昂, 王思瑶, 郑威君, 陈光, 张曲, 顾晨光, 上官文斌

单位：1. 河北工业大学机械工程学院 天津 300130;2. 宁波拓普集团股份有限公司 宁波 315800;3. 华南理工大学机械与汽车工程学院 广州 510640

关键词：玻纤增强聚丙烯材料,本构模型,断裂失效模型,绝热温升效应,应变率效应；

基金：国家自然科学基金(51541112)和浙江省教育厅一般科研(Y202455622)资助项目。

考虑到车用仪表板在气囊展开试验中出现的高温和大应变情况，为提升安全气囊模块气囊门撕裂展开的仿真精度，有必要对仪表板材料开展材料级试验及本构参数的识别研究。以汽车仪表板所用玻纤增强聚丙烯(Glass fiber reinforced polypropylene, PPGF)材料为研究对象，分别进行准静态、高温、高应变率和不同应力状态下的材料力学性能测试，获得不同条件下的应力应变曲线。动态拉伸试验表明，材料断裂应变随应变率增加而增大，经分析发现此现象为绝热温升现象。基于试验结果，在考虑动态拉伸过程中的绝热温升效应后，对Johnson-Cook(J-C)模型的参数识别方法进行了改进。首先，从宏观角度研究应变率及温度对材料性能的影响。之后基于试验数据对J-C本构模型和断裂失效模型进行参数识别，并考虑了动态拉伸条件下绝热温升效应的影响，拟合得到能较好描述PPGF材料性能的模型参数。最后采用有限元软件建立了高速拉伸和三点弯曲试验的三维模型，使用识别方法改进前后得到的J-C模型参数进行数值模拟计算，对比验证了模型及识别方法改进的有效性。结果表明改进后的识别方法得到的J-C模型参数可以有效地描述PPGF材料在大应变和高应变率条件下的应力流动行为和断裂失效行为。

来源：2026年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

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