Page 122 - 《爆炸与冲击》2025年第12期

第 45 卷 汪 腾，等： 基于不同本构模型下的白砂岩动态力学性能仿真分析与实验验证 第 12 期

图 16 为单轴状态下能量演化时程曲线，在曲线开始初期，各能量项接近于零。入射波段、反射波段
和透射波段的能量在 50 μs 时逐渐开始增加，并在 200 μs 时达到最大。3 种本构模型的入射能量都约为
131 J，反射能量和透射能量约为 35 J，试件吸收能量保持在约 60 J。

140 140
W i W i
120 W r 120 W r
W t W t
100 100
Energy/J 80 Energy/J 80
60
60
40 40
20 20
0 0
0 50 100 150 200 0 50 100 150 200
Time/μs Time/μs
(a) Experiment (b) RHT model
140 140
W i W i
120 W r 120 W r
W t W t
100 100
Energy/J 80 Energy/J 80
60
60
40 40
20 20
0 0
0 50 100 150 200 0 50 100 150 200
Time/μs Time/μs
(c) HJC model (d) CSCM model

图 16 单轴状态下能量演化时程曲线
Fig. 16 Time history curves of energy evolution in uniaxial state
单轴状态下不同本构模型能量参数如表 6 所示，可以看出，模拟结果与实验结果存在较大差异，数
3
值模拟得到的入射能量、反射能量及透射能量均比实验值小，并且比吸能的实验结果为 0.29 J/cm ，而数
3
值模拟结果约为 0.49 J/cm 。这是因为，实验过程中存在振动、摩擦等损耗，这些振动会导致能量以多种
形式耗散，杆件与试样之间的接触摩擦、实验装置各部件之间的相对运动摩擦等，都会使一部分能量在
摩擦过程中转化为热能而损失。另外，相关参数的标定及获取与实验存在一定差异，在数据处理过程中
不可避免产生误差。

表 6 单轴状态下不同本构模型能量参数
Table 6 Energy parameters of different constitutive models in uniaxial states
方法 入射能/J 反射能/J 透射能/J 吸收能/J 比吸能/(J·cm )
−3
实验 143.128 51.792 54.606 36.730 0.29
RHT本构模型 131.462 41.347 31.613 58.502 0.47
HJC本构模型 131.457 35.718 34.323 61.416 0.49
CSCM本构模型 131.466 34.732 35.753 60.981 0.49

3 种本构模型在数值模拟中采用了相同的入射波形、模拟方法和边界条件，保证了入射能量的相同
起点和总能量守恒的统一性，因此 3 种模型的入射能量、反射能量和透射能量分布在整体上表现出较高

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