Page 72 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 张 旭，等： 高温大理岩的动态能量耗散机理及破坏特征 第 6 期

综上所述，结合应力均匀性假设、能量合理范围以及应力-应变曲线对比三方面的验证，基本可以确
定 HJC 本构模型参数拟定方法合理有效，取值可靠，且 SHPB 数值模拟实验具有准确性。

2 高温大理岩动态压缩试验结果分析

2.1 应力-应变曲线及破碎情况
˙ ε 和来表征应力波：
基于平面和应力均衡假设，利用一维应力波理论，根据应力 σ 、应变 ε 和应变率
c

 ˙ε(t) = (ε i −ε r −ε t )

 l 0

 w
 c t
ε(t) = (ε i −ε r −ε t )dt (4)
l 0 0




 A G
 σ(t) = E(ε i +ε r +ε t )
2A 0
式中：A 、A 分别为杆和大理岩的截面积，l 为试件原始长度，ε 、ε 、ε 分别为入射应变、反射应变和透
0
0
t
G i r
射应变。
图 3 显示高温大理岩的动态典应力-应变曲线及破碎情况。不同于静态应力-应变曲线，高温后大理
岩动态压缩应力-应变曲线无裂缝压实阶段，常分为弹性变形、塑性变形和破坏三个阶段。这是由于动
态力学试验的加载速率远高于静态试验，岩石中微裂隙来不及充分闭合。在弹性变形阶段，应变随着应
力的增加而增大，此阶段曲线斜率为定值，表示为大理岩的动弹性模量，随温度升高以 100 ℃ 为拐点曲
线斜率先增后减，作用温度超过 400 ℃ 后，变化幅值明显变大。在塑性变形阶段，随着应力的增加，曲线
的斜率逐渐减小，当达到峰值应力时，斜率为零。在失效破坏阶段，应力-应变曲线快速下降，曲线斜率为
负，大理石的承载力降低。

250
200 25 ℃ 200 25 ℃ 200 25 ℃
100 ℃
100 ℃
100 ℃
200 ℃
Stress/MPa 150 200 ℃ Stress/MPa 150 400 ℃ Stress/MPa 150 200 ℃
400 ℃
400 ℃
600 ℃
100
100
600 ℃
600 ℃
100
800 ℃
800 ℃
800 ℃
50
50
50
0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 1 2
Stain/10 −2 Stain/10 −2 Stain/10 −2
(a) v=10 m/s (b) v=11.5 m/s (c) v=12.5 m/s
250 25 ℃ 250 25 ℃
100 ℃
100 ℃
200
Stress/MPa 150 200 ℃ Stress/MPa 200 200 ℃
400 ℃
400 ℃
150
600 ℃
600 ℃
800 ℃
100
100
800 ℃
50
0 1 2 3 50 0 1 2 3
Stain/10 −2 Stain/10 −2
(d) v=13.5 m/s (e) v=14.5 m/s
图 3 高温大理岩动态压缩应力-应变曲线及破碎情况
Fig. 3 Dynamic compressive stress-strain curves and fragmentation of high-temperature marbles

随着温度的升高，在温度达到 100℃ 时，应力-应变曲线整体呈一定的右移下降趋势，弹性变形阶段
的曲线斜率逐渐减小；当温度到达 600℃ 时，应力-应变曲线斜率呈明显的减小趋势，应力峰值明显减小，
轴向应变呈现增大的趋势，表明高温促进大理岩局部塑性变形及裂纹扩展，使得大理岩的屈服强度逐步
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