渦輪葉片是飛機發動機最主要的結構件之一，長期工作在高溫環境下，且承受轉子高速旋轉時葉片自身的離心力、氣動力、熱應力以及振動負荷。在實際使用過程中，若葉片發生斷裂，會引起一系列災難，其中最危險的情況就屬具有很高動能的斷裂葉片穿透發動機機匣，這樣不僅會損壞發動機，而且會造成整個飛機受損。因此，發動機機匣在破裂葉片沖擊之下的抗穿透性能是設計飛機渦輪發動機的關鍵參數。建立可靠、精確的抗穿透性能評價方法，是近年來全球飛機發動機工業的重要任務。將實驗研究和三維計算機模擬技術相結合是建立評價方法的基礎。Johnson-Cook模型可以用來描述材料在高速沖擊等極端條件下的變形行為，該模型的參數與應力狀態、應變速度和溫度有關。但是獲得這些參數，需要大量的材料動態性能數據，即使使用最先進的實驗方法，也很難確定該模型的參數。

俄羅斯學者A.E.Buzyurkin等人提出了一種依據沖撞實驗確定Johnson-Cook模型參數的方法，能夠使鈦合金成形模擬計算更加可靠。在俄羅斯的AviadvigatelOJSC實驗室，建立了一種能夠確定發動機機匣材料能量消耗特性和結構的實驗裝置。在該裝置中，葉片高速旋轉，斷裂后沖撞機匣。采用不同材料、不同厚度的機匣以及葉片初始旋轉速度，分別進行了5組實驗。同時，基于LS-DYNA有限元軟件，進行了發動機葉片高速撞擊機匣的變形和斷裂過程的數值模擬。模擬實驗根據實驗情形采用三維模型，并選擇拉格朗日算法。機匣材料選用Johnson-Cook塑性模型(LS-DYNAMat15)以及適用于Mie-Gruneisen狀態方程的斷裂準則進行模擬。葉片材料選用分段式彈塑性模型(LS-DYNAMat24)進行模擬。采用單面接觸算法進行描述葉片和機匣的接觸過程。葉片和機匣全部采用8節點六面體完全積分實體單元進行離散，在可能出現較大變形或較大應變梯度的地方，單元會更加細小。因此，在碰撞區域的厚度方向選擇6個單元。對模型網格劃分進行了收斂性測試，即不斷的細化網格并求解計算，當第二次與上一次的結果基本一致時，則可以認為上一次的網格劃分是足夠的。

首先，通過準靜態加載，獲得了材料的應力應變數據。其次，先給予材料模型參數一個初始值，通過模擬計算，與實際實驗結果進行對比，通過調整材料模型參數，當模擬葉片穿透機匣的殘余速度與實驗誤差較小時，則能夠確定該模型參數是合適的。最后，研究獲得了常用于制造飛機發動機機匣的VT6、OT4和OT4-0鈦合金材料的Johnson-Cook模型的8個參數，基于這些參數下的模擬計算結果與實驗結果吻合。