Page 65 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 胡学龙，等： 考虑动态拉压比影响的岩石损伤本构模型 第 6 期

Crater

Crack

66 mm
Cone plug

272 mm
图 13 子弹以 279 m/s 侵彻花岗岩靶板的数值结果（考虑动态拉压比）
Fig. 13 Numerical result of bullet penetrating granite target plate at an initial velocity of 279 m/s
(considering dynamic ratio of tension to compression)

表 1 花岗岩靶板受子弹冲击后锥形塞高度和靶板背面弹坑的直径
Table 1 The cone plug height of granite target plate impacted by bullets and the
diameter of crater on the back of target plate

方法 锥形塞高度/mm（相对误差） 靶板背面弹坑直径/mm（相对误差）
试验 [34] 65 312
解析值 [34] 77（18.5%） 455（45.8%）
数值模拟（考虑动态拉压比） 66（1.5%） 274（12.2%）
数值模拟（未考虑动态拉压比） 67（3.1%） 180（42.3%）

图 14 为未考虑动态拉压比情况下子弹以 279 m/s 速度侵彻花岗岩靶板的数值结果，可以看到，未考
虑动态拉压比情况下子弹侵彻花岗岩也有弹坑和锥形塞的形成，形成的锥形塞高度为 67 mm，与试验值
65 mm 和考虑动态拉压比得到的结果 66 mm 也比较接近。与考虑动态拉压比时所不同的是，未考虑动
态拉压比情况下所形成的背面弹坑直径仅为 180 mm，与试验值 312mm [34] 相差很大，相对误差高达
42.3%，与解析解相对误差（45.8%） [34] 基本持平。因此，综合对比上述两种情况的数值模拟结果（见表 1），
考虑动态拉压比时本构模型更能很好地刻画花岗岩在冲击荷载下的力学行为。

Crater

Crack

67 mm
Cone plug

180 mm

图 14 子弹以 279 m/s 侵彻花岗岩靶板的数值结果（未考虑动态拉压比）
Fig. 14 Numerical results of bullet penetrating granite target plate at an initial velocity of 279 m/s
(without considering dynamic ratio of tension to compression)

4 结 论

以考虑动态拉压比影响的统一强度理论作为屈服准则，建立了一个能够综合反映岩石静动态力学
行为的弹塑性损伤耦合的本构模型；基于 LS-DYNA 材料模型二次开发接口和半隐式应力返回算法，对
本构模型进行了数值实现；通过单轴和三轴压缩试验、单轴拉伸试验及子弹侵彻岩石试验对所建立的本
构模型进行了验证。主要结论如下：

061412-10