Page 117 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 许梦飞，等： 循环冲击下高温层理砂岩的动力学特性及损伤模型 第 3 期

900 ℃ 后 6 种层理砂岩试件在 1 300 V 冲击 表 4 循环冲击后试件的损伤
电 压 下 循 环 冲 击 后 的 破 碎 情 况 如 图 15 所 示 。 Table 4 The damage of specimens after cyclic impact
图 15 中绿色的线条表示层理方向，红色线条表 层理角度/(°) 一次冲击峰值应力/MPa 临界破坏强度/MPa 损伤
示裂纹方向。 0 21.97 17.56 0.20
由图 15 可知，与均质砂岩破坏时的裂纹方 15 20.78 16.25 0.21
向总是竖直向下不同，层理砂岩破坏时的裂纹方 45 26.04 12.42 0.52
向与层理方向保持一致。0°层理砂岩在破坏时， 60 23.41 10.66 0.54
除了有沿着层理面的裂纹之外，还有一条竖直向 90 38.87 26.57 0.31
下的裂纹，这是因为高温的作用削弱了层理面在
试件受载破坏时的主导作用。

(a) 0° bedding sandstone (b) 15° bedding sandstone

(c) 45° bedding sandstone (d) 60° bedding sandstone

(e) 90° bedding sandstone (f) Homogeneous sandstone

图 15 循环冲击下砂岩试件的破坏模式
Fig. 15 Failure modes of sandstone specimens under cyclic impact
3 高温层理砂岩动态损伤本构模型

3.1 损伤
岩石内部裂纹的扩展和新裂纹的产生和发展都可视为受损伤的过程，损伤会使岩石的力学性能不
断劣化，最终丧失承载能力而被破坏。考虑损伤的方法就是引入损伤，在本文中考虑了导致岩石产生损
伤的 2 个因素：温度和荷载。
在冲击作用下，试件内部的损伤是不均匀且随机分布的。Weibull 分布容易积分且满足岩石的破坏
统计特征，所以假设岩石试件的微元体强度服从 Weibull 分布，则试件的损伤 D 为：
m
ε
[ ( ) m ]
D m = 1−exp − (4)
k

033102-12