Page 15 - 《爆炸与冲击》2026年第8期

第 46 卷 彭 建，等： 核级不锈钢Z2CN18.10的Johnson-Cook本构模型和失效准则 第 8 期

动态响应的高精度描述；常温及中温（25～200 ℃） 表 4 J-C 本构模型参数
2
的多数工况下 R 均大于 0.902，拟合稳定性良 Table 4 J-C constitutive model parameters
好；核心工况（应变率大于 500 s 、温度 25～400 ℃） 材料 A/MPa B/MPa n C m
−1
下 R 平 均 值 达 0.932。 尽 管 部 分 极 端 工 况 （ 如 Z2CN18.10 321.7 569.619 0.709 0.061 1.04
2
2
400 ℃、低应变率）下 R 相对较低，但主要与高

表 5 Z2CN18.10 材料不同工况拟合相关系数
温下材料微观机制变化和绝热温升变化有关，并
Table 5 Fitted correlation coefficients of Z2CN18.10 material
不影响核心抗冲击应用场景的拟合精度。
under different conditions
图 17 给出了核级不锈钢 Z2CN18.10 在 25、
R 2
200 和 400 ℃ 下 J-C 失效准则的拟合结果与实验 应变率/s −1
25 ℃ 200 ℃ 400 ℃
数据的对比，失效准则参数见表 6。可以看出，
0.001 0.925 0.762 0.548
在不同温度、应变率和应力三轴度条件下，J-C
0.01 0.902 0.916 0.859
失效准则对材料失效应变的预测与实验值总体
500 0.909 0.841 0.905
吻合良好，尤其在反映温度对延性提升效应及应
1 000 0.954 0.95 0.686
力三轴度对损伤演化的影响方面表现出较高的
2 000 0.983 0.864 0.995
准确性，说明所标定的失效参数能够可靠描述该 3 000 0.992 0.669 0.988
材料在不同热-力-应力状态下的破坏行为。尽
管在极高应变率区域可能存在一定偏差，可能与局部变形机制转变或绝热剪切效应有关，但整体拟合效
果验证了 J-C 失效准则在此类奥氏体不锈钢中的适用性，为后续侵彻、断裂等动态载荷下的失效准则提
供了重要的模型基础。

1.3

1.4
1.2 1.3

Failure strain 1.1 Failure strain 1.2
1.1
1.0
0.9 1.0
0.9
0.8 0.8
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Stress triaxiality Stress triaxiality
(a) 25 ℃ (b) 200 ℃
1.6
1.5
Experiment at 0.001 s −1 −1
Failure strain 1.4 Experiment at 1 500 s −1 −1
J-C model at 0.001 s
1.3
J-C model at 1 500 s
1.2
Experiment at 2 500 s
−1
J-C model at 2 500 s
1.1
Experiment at 3 500 s −1 −1
1.0 J-C model at 3 500 s −1
0.9
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Stress triaxiality
(c) 400 ℃

图 17 J-C 失效准则拟合结果
Fig. 17 J-C failure criterion fitting results

081001-12