摘要： 采用万能材料试验机、分离式霍普金森压杆和拉杆系统，研究了Q235钢在常温至900 ℃的准静态和动态压缩及拉伸力学性能。基于实验结果，修正了Johnson-Cook(J-C)本构模型中的温度软化项，提出了Q235钢的修正J-C本构模型，并利用Taylor撞击实验和数值仿真验证了其动态本构关系。 关键词： 动态力学性能；本构关系；Taylor撞击；Q235钢；Johnson-Cook本构模型 在金属快速成型、冲击载荷、爆炸及结构碰撞等作用过程中常常汇集高温、高压等瞬态物理现象，而在高温高应变率下金属材料将产生很大的塑性变形。相对于传统的实验方法，数值模拟方法不但成本低、扩展性强，而且能给出材料各种物理参量的历程信息，因此适用于描述金属材料在大应变、高应变率和宽温度范围内力学行为的本构关系，对于研究防护结构在冲击载荷下的瞬态响应以及现代防护结构设计都具有重要意义。目前，各种材料的动态本构模型大多基于等效应力-应变关系提出，主要分为经验型本构模型和高度物理化的本构模型，常见的有Johnson-Cook(J-C)模型、Zerilli-Armstrong模型、Steinberg模型等。其中，J-C本构模型因包含应变率强化效应和温度软化效应，且具有形式简单、各项物理意义明确、参数容易测试标定等特点，在冲击侵彻问题研究中得到了广泛而成功的应用。 Q235钢材料的含碳量适中，强度、塑性和焊接等性能的配合度较好，且价格低廉，在建筑、桥梁、船舶及结构防护领域有着广泛的应用。许多学者对Q235钢的冲击及抗冲击性能进行了研究，例如：陈小伟等对Q235钢弹体撞击45钢板后的破坏模式进行了实验和仿真研究，对金属玻璃基复合材料长杆弹对Q235钢厚靶的侵彻进行了实验研究；张伟等对单层和多层Q235钢板在不同弹体撞击后的防护性能和失效特性进行了实验研究。然而到目前为止，国内关于Q235钢动态力学性能的研究报道并不多见。陈小伟等虽给出了Q235钢的J-C本构参量，但只是基于部分实验数据的近似取值；最近，陈俊岭等对Q235钢在不同应变率下的力学性能进行了实验研究，给出了Q235钢的修正J-C本构模型，但实验中的应变率范围过小，且未考虑温度软化效应。 本研究中使用Instron万能材料试验机、霍普金森压杆(SHPB)和霍普金森拉杆(SHTB)系统，研究Q235钢在常温至900 ℃的准静态和动态压缩及拉伸性能，并利用Taylor撞击实验验证该动态本构关系；基于实验和数值仿真结果，提出Q235钢的修正J-C本构模型。本研究中所用的Q235钢材料均来自吉林通化钢铁有限公司生产的同一批次3～20mm厚钢板。