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Johnson-Cook 参数库

A36 结构钢

热轧结构钢板,Seidt 2007 高应变率高温标定 · Abaqus 材料名 A36_Steel_JC

下载这一条(JSON)
这组参数标定时用的温度单位是 KJC 参数按标定时的温度单位配套使用,换单位需要整套重新标定,不能加减 273 换算。 下面表里的熔点与参考温度都按 K 填, 模型里的温度场(初始温度、预定义场、热分析结果)必须用同一套。
这条里有 2 个数不是出处给的,是本站补的。下面标了红点的字段请自己确认后再用。JC 的核心常数(A、B、n、m、C、d1~d5、熔点) 全部来自出处,补的只是弹性模量、泊松比、参考温度这类不参与 JC 拟合的量。
  • youngsModulus=200000 MPa两份报告都只列 JC 常数和状态方程,没给弹性模量。这里按碳钢常规值 200 GPa 填。弹性段不参与 JC 拟合,改成你手册上的值不会影响 A/B/n/m 的正确性。
  • plastic.transitionTemperature=293 K出处只给了熔点 1811 K,没写参考温度。这里按室温 293 K 填。⚠️ 这个数直接进温度项分母 (T − 293)/(1811 − 293),如果 Seidt 当年用的是 298 K,常温附近差别可以忽略,接近熔点时会有偏差。做高温分析请以自己的标定为准。

密度与弹性

density7.89e-9t/mm³,tonne-mm-s 单位制
E200000MPa
ν0.26泊松比

Johnson-Cook 硬化

σ = (A + B·εⁿ) · (1 + C·ln(ε̇/ε̇₀)) · (1 − ((T−T₀)/(T_melt−T₀))^m)

A286.1MPa,参考条件下的屈服强度
B500.1MPa,硬化模量
n0.2282硬化指数,无量纲
m0.917热软化指数,无量纲
T_melt1811熔点,K。超过它 Abaqus 认为材料完全失去承载能力
T₀293参考温度(转变温度),K。低于它不计温度软化

在 Abaqus 里对应 Plastic 里选 Hardening: Johnson-Cook。插件会自动写成hardening=JOHNSON_COOK,不用手填。

应变率相关

C0.022应变率敏感系数,无量纲
ε̇₀1参考应变率,1/s。公式里 ln(ε̇/ε̇₀) 的分母

准静态分析里这一项基本不起作用(ε̇ ≈ ε̇₀ 时括号内为 1)。 它是给冲击、切削、跌落这类高应变率问题用的。

Johnson-Cook 失效

ε_f = (d1 + d2·exp(d3·σ*)) · (1 + d4·ln(ε̇/ε̇₀)) · (1 + d5·T*)

d10.403
d21.107
d3-1.899应力三轴度项的指数系数
d40.00961应变率项
d50.3温度项
ε̇₀1失效式用的参考应变率,1/s。不一定与硬化式同值,按出处原文

这条只有失效起始,没有损伤演化。出处只标定到 d1~d5,断裂能和失效位移没测,我们就不给 —— 凑一个数上去等于编数据。 导进 Abaqus 后材料里会有 Johnson-Cook Damage Initiation,但没有 Damage Evolution,单元不会被删除。要做穿透、破片这类分析,得自己按试验补一个演化参数。

d1 或 d3 是负数,这不是抄错。JC 失效式里 d1 是常数项、d3 乘在 exp 上,两者的符号取决于拟合,负值在文献里很常见。 Abaqus 也不要求它们为正。如果你手上的资料给的全是正数,先确认它用的是不是同一个符号约定 (有些文献把 exp(d3·σ*) 写成 exp(−d3·σ*))。

失效要生效还得两个前提:单元类型支持单元删除,且 Step 里开了 Element deletion。只填参数不设这两项,模型会一直算下去不破坏。

数据出处

Seidt J D, Gilat A, Klein J A, Leach J R, "High Strain Rate, High Temperature Constitutive and Failure Models for EOD Impact Scenarios", SEM Annual Conference, 2007。本站数值转引自美国能源部公开报告 OSTI 1135819 与 1136190(两份给出的数字完全一致)

这套参数是 EOD(爆炸物处理)冲击场景下标定的,覆盖高应变率和高温。d3 = −1.899 为负是正常的。失效演化两份报告都没给,所以这里只有起始准则,单元不会被删除。

这是公开文献里的标定值,只在原文的应变率与温度区间内可信。 正式设计请以自己的试验数据为准。

这条数据的已知问题

  • youngsModulus200000 MPa 是本站补的,出处没给这个数。两份报告都只列 JC 常数和状态方程,没给弹性模量。这里按碳钢常规值 200 GPa 填。弹性段不参与 JC 拟合,改成你手册上的值不会影响 A/B/n/m 的正确性。
  • plastic.transitionTemperature293 K 是本站补的,出处没给这个数。出处只给了熔点 1811 K,没写参考温度。这里按室温 293 K 填。⚠️ 这个数直接进温度项分母 (T − 293)/(1811 − 293),如果 Seidt 当年用的是 298 K,常温附近差别可以忽略,接近熔点时会有偏差。做高温分析请以自己的标定为准。
  • damage.evolution这条只有失效起始准则,没有损伤演化。导进去材料能建起来,但单元不会被删除 —— 要做穿透、破片这类分析,得自己按试验补一个断裂能或失效位移。

导入需要 Abaqus 材料参数导入插件 1.2.1 及以上版本。插件说明。也可以看复合材料参数库