Page 80 - 《爆炸与冲击》2026年第01期

第 46 卷 董 琪，等： 水下接触和近场爆炸作用下沉箱码头的毁伤特性 第 1 期

六面体单元划分网格，采用多物质 ALE 算法。炸药为集团装药，中垂面与模型的对称面重合，通过关键
字 INITIAL_VOLUME_FRACTION_GEOMETRY 和 INITIAL_DETONATION 实现圆柱形装药和中心起
爆。考虑计算效率和耦合效果，欧拉域单元通过网格投射和渐变拉伸 2 种方式，炸药和水域的网格尺寸
为 1 cm，小于 1 倍炸药半径（2.5 cm），满足网格敏感性要求 [15] 。

Non-reflecting
boundary
220 Non-reflecting
Air boundary 186
Soil Air/Water/Steel
D Air O R
R H
H Soil Soil Water 180 Vacuum Symmetry 168
Water Non-reflecting Z
boundary O D plane
2
234 302 536
图 3 欧拉域（单位：cm）
Fig. 3 Euler domain (unit: cm)

2.3 材料模型

码头模型混凝土采用 HJC 本构模型，由失效面方程、损伤方程和状态方程 3 部分共同定义，其模型
参数参照国内外学者的研究 [16-17] ，材料参数如表 3～4 所示，其中：ρ 为密度，G 为剪切模量， f c ′ 为准静态
0
单轴抗压强度，A、B、C、N 和 S x 为强度参数，D 和 1 D 为损伤常数，EFMIN 为最小断裂应变，T 为最大
2
ma
拉应力静水压力，p crus h 为弹性极限压力，µ crus h 为弹性极限对应的体积应变，p loc k 为密实压力，µ loc k 为密实状
3 ˙ ε 0 为准静态应变率阈值，f 为失效类型。爆坑内衬钢板和码头模型钢
s
态的体积应变，k ～k 为压力常数，
1
筋均采用 MAT_plastic_kinematic 材料模型，材料参数设置如表 5 所示，其中：ν 为泊松比，SIGY 为抗拉强
s
度，E 为弹性模量，G 为切线模量，SRC、SRP 为应变率有关的参数，EFS 为侵蚀单元的有效塑性应变，
VP 为控制应变率效应计算的参数。填砂通过 Mat_elastic_plastic_hydro_spall 材料模型和 Grüneisen 状态

表 3 混凝土 HJC 模型参数（ f c = 28.2 MPa ）
f c = 28.2 MPa )
Table 3 HJC model parameters of concrete (
−3
ρ 0 /(kg·m ) G/GPa f c /MPa A B C N
′
2 440 9.24 22.26 0.79 1.6 0.007 0.61
EFMIN T/MPa p crush /MPa
S max D 1 D 2 μ crush
7.0 0.034 1.0 0.006 8 2.93 7.42 0.001 1
p lock /GPa μ lock k 1 /GPa k 2 /GPa k 3 /GPa ˙ ε 0 /s −1 f s
0.80 0.11 85 −171 208 1 0.004

表 4 混凝土 HJC 模型参数（ f c = 35.0 MPa ）
f c = 35.0 MPa )
Table 4 HJC mode parameters of concrete (
−3
ρ 0 /(kg·m ) G/GPa f c /MPa A B C N
′
2 440 10.29 27.62 0.79 1.6 0.007 0.61
EFMIN T/MPa p crush /MPa
S max D 1 D 2 μ crush
7.0 0.035 1.0 0.007 5 3.26 9.21 0.001 2
p lock /GPa μ lock k 1 /GPa k 2 /GPa k 3 /GPa ˙ ε 0 /s −1 f s
0.80 0.11 85 −171 208 1 0.004

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