Page 124 - 《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

过细致刻画压溃过程和动态加载效应，能够准确反映其剪切-压溃耦合特性及动态强度变化规律。因此，
RHT 本构模型所呈现的损伤情况与实验损伤情况具有更高贴合度，RHT 本构模型能更准确地描述岩石
的损伤演化过程，对实际实验中的损伤破坏现象有较好的预测。这一对比结果与杜闯等 [25] 的研究分析
结果较相似，他们将 3 种本构模型（RHT、HJC 和 K&C）在爆炸冲击作用下进行数值模拟,发现 RHT 本构
模型最适合通过损伤度来描述裂纹扩展现象，能较准确地反映试件的破坏特征。此外，在 Wang 等 [26] 的
研究中，他们使用改进的 HJC 本构模型和 RHT 本构模型通过对单孔爆破和预裂爆破的一系列数值模
拟，发现 RHT 本构模型在地应力条件下，其裂纹模拟效果不如 RHT 本构模型。其研究结果与本文的研
究条件与结果有很大的相似性。本研究进一步验证了 RHT 本构模型在动态损伤分析中的适用性，其损
伤分布的精度显著优于 HJC 和 CSCM 本构模型。

Damage

1.0
0.9
0.8
0.7
z 0.6
0.5
y x 0.4
O 0.3
0.2
0.1
0
(a) RHT model
Damage
0.70
0.63
0.56
0.49
0.42
0.35
0.28
0.21
0.14
0.07
0
(b) HJC model
Damage/10 −3
6.0
5.4
4.8
4.2
3.6
3.0
2.4
1.8
1.2
0.6
0
(c) CSCM model
图 18 由不同本构模型所得的损伤云图
Fig. 18 Damage maps obtained by different constitutive models

3.5 其他冲击速度下的验证
为进一步验证 RHT 本构模型在三维霍普金森杆实验数值模拟中的优越性，将双轴状态下冲击气压
为 0.4 MPa 下的损伤数值分析结果做了验证对比。
图 19 为冲击气压为 0.4 MPa 时的不同本构模型应力-应变曲线对比图。实验中白砂岩试件的峰值
应力为 124 MPa，RHT、HJC 和 CSCM 本构模型得到的白砂岩试件的峰值应力分别为 118.4、114.3 和

111.9 MPa。RHT 本构模型所模拟出的数值结果最接近实验结果，其峰值应力偏差率为 4.5%，而 HJC 和
CSCM 本构模型峰值应力偏差率为 7.8% 和 9.8%，相较于 HJC 和 CSCM 本构模型，RHT 本构模型的误差
最小。此外，在曲线上升段，RHT 本构模型应力应变曲线与实验曲线在绝大多数范围内与之重合，到达

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