Page 56 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 第 6 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 45, No. 6
2025 年 6 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Jun., 2025

DOI：10.11883/bzycj-2024-0336

考虑动态拉压比影响的岩石损伤本构模型 *

胡学龙 1,2,3 ，汪亦显 ，尹作明 ，张 明 ，郭盼盼 ，殷志强 ，张向阳 1
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（1. 安徽理工大学安徽省煤矿安全采掘装备制造业创新中心，安徽 淮南 232001；
2. 中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室，江苏 徐州 221116；
3. 合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009；
4. 北方爆破科技有限公司，北京 100089）
摘要： 基于连续介质损伤力学，建立了一个弹塑性损伤耦合的岩石动态本构模型。该模型以统一强度理论作为
屈服准则，并引入动态拉压比充分反映应变率效应；采用有效塑性应变和体积塑性应变表示压损伤变量和用有效塑性
应变表示拉损伤变量从而反映拉压条件下岩石不同的损伤演化规律；采用分段函数来刻画岩石拉压条件下的不同塑
性硬化行为；基于 Fortran 语言和 LS-DYNA 用户材料自定义接口（Umat）对所建立的本构模型进行数值实现；通过岩石
单轴和三轴压缩试验、岩石单轴拉伸试验和岩石弹道试验等三个经典算例对所建立的本构模型展开验证。结果表明，
该本构模型能全面刻画岩石的动静态力学行为。
关键词： 本构模型；损伤；拉压比；应变率
中图分类号： O346 国标学科代码： 13015 文献标志码： A

Study on the damage constitutive model of rock considering the influence of
dynamic ratio of tension to compression

1
4
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HU Xuelong 1,2,3 , WANG Yixian , YIN Zuoming , ZHANG Ming ,
3
1
GUO Panpan , YIN Zhiqiang , ZHANG Xiangyang 1
（1. Coal Mine Safety Mining Equipment Innovation Center of Anhui Province,
Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, Anhui, China;
2. State Key Laboratory for Fine Exploration and Intelligent Development of Coal Resources,
China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, Jiangsu, China;
3. College of Civil Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, Anhui, China;
4. North Blasting Technology Co., Ltd., Beijing 100089, China）

Abstract: Based on continuum damage mechanics, a rock dynamic constitutive model with coupled elastic-plastic damage
was established. This model took the unified strength theory as the yield criterion and introduces the dynamic tensile-
compressive ratio to fully reflect the strain rate effect. The effective plastic strain and volumetric plastic strain were used to
represent the compressive damage variable, and the effective plastic strain was used to represent the tensile damage variable,
thereby reflecting the different damage evolution laws of rocks under tensile and compressive conditions. A piecewise function
was adopted to describe the different plastic hardening behaviors of rocks under tensile and compressive conditions. The
established constitutive model was numerically implemented based on Fortran language and the LS-DYNA user material
customization interface (Umat). The established constitutive model is verified by three classical calculation examples, namely,

* 收稿日期： 2024-09-10；修回日期： 2024-10-30
基金项目： 国家自然科学基金（52104114）； 安徽省煤矿安全采掘装备制造业创新中心开放课题（SMSMEICAP2023003）；
煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室开放课题（SKLCRSM22KF014）
第一作者： 胡学龙（1989－ ），男，博士，副教授，xuelonghu@aust.edu.cn
通信作者： 汪亦显（1980－ ），男，博士，教授，wangyixian2012@hfut.edu.cn

061412-1