进年来,人们在金属材料的本构模型断裂准则的建立做了大量研究,过去很多学者在研究材料的断裂失效时仅考虑应力三轴度对材料断裂应变的影响,出现了不少预测成功的案例。但近年来国内学者肖新科发现金属材料的冲击破坏不仅与应力状态——应力三轴度相关,还与洛德角有很大关联。本文利用数值仿真与试验相结合的手段研究了W900E钢Taylor撞击破坏的本构失效模型,研究材料在冲击破坏下的洛德相关性。本文完成的主要工作如下:1.利用万能材料拉伸试验机、DIC(视频引伸计)、Hopkinson压杆以及高温炉等试验装置进行了光滑和缺口圆棒试样的常温准静态拉伸试验、圆柱试样的动态压缩试验以及光滑圆棒试样的高温准静态拉伸试验。为了标定洛德角相关的ASCE断裂准则,额外进行了平面应变以及平面剪切试验。根据材性试验得到的试验数据标定本构失效模型中的相关项参数。2.为了研究W900E的冲击破坏行为与洛德角是否相关,开展了W900E在一级轻气炮装置上的Taylor撞击试验,得到了三种速度下子弹的不同变形模式,分别为镦粗变形、拉伸撕裂以及花瓣开裂。3.利用Abaqus/standard建立Taylor撞击的三维有限元仿真模型,断裂准则分别采用洛德角相关的ASCE断裂准则与洛德角无关的修正JC断裂准则,通过数值仿真与试验结果进行对比,验证W900E Taylor撞击破坏行为的洛德角相关性。本文通过基本的材性试验,并对比数值仿真预报和Taylor撞击试验的结果,得到了以下结论:1.W900E的应变强化效应和温度软化效应显著,应变率强化效应不显著。采用光滑圆棒常温准静态拉伸的本构模型应变硬化参数A、B和n仿真得到的拉伸载荷位移曲线与平面应变、平面剪切的试验曲线差别较大,需再次优化,说明了W900E的塑性流动行为受洛德角参数的影响。2.总结发现对于W900E的Taylor冲击破坏而言,断裂准则中引入洛德角能够提高仿真计算精度。而未考虑洛德角效应的修正JC断裂准则预测到的子弹变形结果都是镦粗变形。预报的材料韧性严重高于试验结果。即W900E的Taylor撞击破坏行为具有一定的洛德角相关性。