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2。3  材料模型与参数

在计算时油箱箱体材料采用Johnson_Cook材料模型和Gruneisen状态方程进行模拟仿真，Johnson_Cook模型是在考虑了金属材料承受大应变、高应变率以及高温的情况下，用来描述Von_Mises拉伸应力。其屈服应力表达式为：文献综述

(2。3。1)

式中， 、 、 、 及 为与材料相关的常数； 为有效塑性应变； 为有效塑性变应率； 为无量纲温度，其中 与 分别表示材料的熔点与室温。

断裂处的应变为：

  (2。3。2)

式中， 是压力与等效应力的比值，其中 ，s为偏应力。 、 、 、 和 为常数。当损伤参数 的值达到1时，将产生断裂。主要参数如表2。3。1、表2。3。2 所示。

因为油的状态方程未知，主要研究撞击过程在液体中形成的冲击波以及压力的分布、破片在液体中的运动规律，不涉及油的引燃问题，所以油箱中的燃料近似用水替代。

水的密度为0。998g/cm3，水中声音的传播速度为1650m/s。空气的密度为1。25×10-3g/cm3，空气中声音的传播速度为344m/s。

表2。3。1 箱体材料参数

材料    ρ /(kg·m-3 )      E/GPa      μ      A/MPa      B/Mpa     C       n       m

铝         2798             71       0。33     481        287     0。282     0      1。0

表2。3。2  Gruneisen状态方程参数

c /(m·s-1 )                           S1                                   γ

5286                              1400                                  2。0

钢制破片采用随动硬化模型材料模型进行模拟。钢的密度为7830kg /m3，屈服强度为800MPa。

3  单破片撞击油箱形成的液压水锤效应

本章模拟破片以693m/s速度撞击油箱的过程，分析破片穿透油箱前壁的剩余速度、破片在水中的运动规律、液体内的压力、密度和作用在壳体上的压力分布以及形成的冲击波、冲击波的传播规律和气腔特性。

3。1  破片在液体中的运动规律

图3。1。1为数值仿真得到的破片在水中的运动情况，破片的位移与时间变化曲线如图3。1。2。

图 3。1。1 破片在水中的运动

图 3。1。2 破片位移随时间变化曲线

破片撞击油箱过程中，破片速度随时间变化曲线，如图3。1。3。

图3。1。3 破片速度随时间变化曲线

由数值模拟得到的结果可知，破片撞击油箱前壁穿出的时间为40μs，在图3。1。3中得出，破片穿透油箱前壁的剩余速度为387m/s，侵彻过程中速度衰减了44％；破片穿过前壁后，在水中运动受到介质的阻滞作用，当运动到距离撞击点100mm的位置时，时间为405μs，破片速度为171m/s，速度衰减了56％，速度衰减比较平缓。

3。2  作用在油箱前壁上的压力分布及油箱壁的变形来*自~优|尔^论:文+网www.youerw.com +QQ752018766*

油箱液体中与前壁面板接触的不同位置（距离撞击点4、8、12cm）的压力时间曲线如图3。2。1～3。2。3。

图3。2。1 距离撞击点4cm单元处压力时间曲线 (责任编辑：qin)