机械工程学报

作者：刘欢, 黄瑞源, 蒋东, 秦健, 文彦博, 张延泽

单位：1. 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室 南京 210094;2. 福州大学土木工程学院 福州 350116;3. 北京航天长征飞行器研究所 北京 100076;4. 海军研究院 北京 100161

关键词：硬质聚氨酯泡沫塑料,应变率,横向惯性效应,静水压效应,本构关系；

基金：国家自然科学基金(12172178);装备预研基金(614260404021801);中国空气动力研究与发展中心超高速碰撞研究中心开放基金(20200203)资助项目。

利用直径37 mm口径分离式霍普金森压杆（Split Hopkinson pressure bar,SHPB）对硬质聚氨酯泡沫塑料（Rigid polyurethane foam,RPUF）开展了应变率范围为1000～2300s-1的动态压缩试验，试验结果表明RPUF材料具有明显的应变率效应。将RPUF材料视为不含应变率效应的理想弹塑性模型，并利用有限元软件ABAQUS开展RPUF材料SHPB试验的数值模拟，仿真结果表明RPUF材料的动态屈服强度随着应变率的增加而明显增大，横向惯性效应对试验结果的影响不可忽略。接着开展了RPUF材料的三轴围压（1 MPa、2 MPa、5 MPa和10 MPa）试验，试验结果表明，RPUF材料的屈服强度和静水压呈线性关系，因此研究RPUF材料应变率效应时需要考虑材料本身静水压效应对其的影响。为了获取RPUF材料的实际应变率效应，基于SHPB和三轴围压的试验数据提出一种含静水压效应和应变率效应的本构模型，并将其应用于RPUF材料的SHPB数值模拟中，该方法虽然消除了材料静水压效应对试验结果的影响，但仿真结果仍比试验值偏大，这是因为横向惯性效应对试验的影响并未在数值模拟中消除。最后通过引入横向惯性效应的修正系数对材料参数进行修正，仿真结果与试验数据一致，说明所提本构模型及修正后的材料参数能够真实反映RPUF材料本身的力学性能，从而得到RPUF材料的实际应变率效应。

来源：2023年第16期

《机械工程学报》期刊编辑部

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