A Practical Inverse Identification of Johnson–Cook Parameters at Intermediate Strain Rates Using Split Hopkinson Pressure Bar Test

Yeong‑Min Jeong; Seojun Hong; Jung Yun Won; Chanyang Kim; Myoung‑Gyu Lee

doi:10.1007/s12540-024-01636-6

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자료유형: 학술저널

저자정보: Yeong‑Min Jeong (Seoul National University) Seojun Hong (Seoul National University) Jung Yun Won (Seoul National University) Chanyang Kim (Korea Institute of Materials Science) Myoung‑Gyu Lee (Seoul National University)

저널정보: 대한금속·재료학회 Metals and Materials International Metals and Materials International Vol.30 No.8

발행연도: 2024.8

수록면: 2,093 - 2,109 (17page)

DOI: 10.1007/s12540-024-01636-6

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A practical inverse method based on the hybrid experiment-finite element (FE) simulation is proposed for identifying strainrate sensitivity of a metal covering intermediate to dynamic loading conditions. The methodology uses the dynamic splitHopkinson pressure bar (SHPB) test for measuring mechanical responses at medium strain rates by optimizing temperatureincrease, non-uniform strain rate distributed in the non-standard notched SHPB specimens. From the standard dynamicSHPB test, the thermal softening index of the Johnson–Cook (JC) model is first determined by fitting the FE simulation totemperature changes in the specimen. The discrepancy between the measured and predicted flow stresses with the conventionalJC model can be attributed to the assumption of constant strain rate sensitivity. Therefore, the new approach using thenotched SHPB specimens under dynamic loadings is introduced to identify mechanical responses covering a broader rangeof strain rate. Finally, the strain rate sensitivity parameter in the JC model as a function of strain rate is evaluated throughthe inverse FE scheme, in which the sigmoidal function is determined to be optimum by predicting the flow stresses underwider range of strain rate, especially in the intermediate range of strain rate. The present study provides a new methodologybased on hybrid experiment and numerical simulation to fill the gap in predicting mechanical responses between quasi-staticand dynamic tests using commonly available tensile test and SHPB test.

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