本貼使用Abaqus2020版本，仿真剛體彈芯侵徹TC4鈦合金靶板。

幾何模型：

幾何模型使用SOLIDWORKS建模，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1所示。彈芯直徑Φ6mm，彈芯長度30.5mm，頭部為圓卵形。鈦合金靶板尺寸為200mm×200mm×10mm。

有限元模型：

有限元模型使用Abaqus建模，靶板四周采用完全固定約束。彈芯因彈頭結(jié)構(gòu)不規(guī)則采用自由四面體網(wǎng)格，并設(shè)置為剛體。鈦合金靶板采用C3D8R六面體網(wǎng)格掃掠劃分。為了提高計(jì)算精度，對(duì)彈芯與靶板主要接觸部分采用六面體網(wǎng)格精細(xì)劃分處理，如圖2所示。

彈體與靶板之間采用*Surface-to-Surface contact（Explicit）侵徹接觸算法，通過定義彈體表面與靶板node接觸。*Interaction Properties選擇切向行為（摩擦選擇罰公式，摩擦系數(shù)為0.3）與法向行為（硬接觸）。

彈芯初始速度為770m/s，方向垂直靶板平面向下，通過創(chuàng)建約束控制。

材料模型

模型單位采用m-kg-s-Pa單位制。

靶板使用* JOHNSON_COOK材料本構(gòu)模型其本構(gòu)方程由兩部分組成，第一部分為應(yīng)力：

式中：

A為屈服應(yīng)力；B為應(yīng)變硬化系數(shù)；n為應(yīng)變硬化指數(shù)；c為應(yīng)變率相關(guān)系數(shù)；m為溫度相關(guān)系數(shù)；ε ?^P為等效塑性應(yīng)變；ε0為無量綱塑性比；T*為相對(duì)溫度，且

，式中T_melt，T_room 分別為材料的熔點(diǎn)和室溫。

第二部分是斷裂時(shí)的應(yīng)變：   

 

式中：σ^*=p/σ_eff， ，即壓力與VonMises等效應(yīng)力的比值，D1-D5為失效系數(shù)。

同時(shí)采用*EOS_GRUNEISEN狀態(tài)方程，該方程能夠考慮壓縮和拉伸狀態(tài)下，材料體積變化對(duì)壓力的影響，其形式如下：

式中：μ=ρ/ρ_0 -1，ρ/ρ_0 為當(dāng)前密度與初始密度之比；C為材料聲速；S1、S2、S3為多項(xiàng)式方程系數(shù)；γ_0為GRUNEISEN參數(shù)。

彈芯材料參數(shù)：

數(shù)值模擬結(jié)果分析

彈芯侵徹過程見圖3所示

彈芯速度時(shí)程曲線見圖4所示，初始速度為770m/s，侵徹后剩余速度為608m/s。

侵徹彈孔圖片見圖5所示。