Page 79 - 《爆炸与冲击》2026年第5期

第 46 卷 田浩帆，等： 基于PAWN全局敏感性分析与智能优化算法的岩石RHT本构参数反演 第 5 期

0.14 SSA convergence curve 120 1st Convergence 72

2nd Convergence
68
Initial stress-strain curve
0.12 3rd Convergence 64
60
100 56
0.001 5 0.002 5
0.10 Rapid convergence phase 80 105
Fitness value 0.08 (11, 0.015) Stress/MPa 60 95
100
90
85
0.06
80
0.04 40 75 0.003 2 0.004 8
28
Local exploitation phase Convergence stabilization 24
0.02 phase 20 5th Convergence 20
16
(105, 0.002 6) 4th Convergence 12
0 6th Convergence 0.007 0 0.008 0
0 25 50 75 100 125 150 175 200 0 2 4 6 8 10 12 14
Iterations Strain/10 −3
(a) Parameter inversion convergence curve (b) Curve convergence step
图 15 迭代收敛曲线与反演关键收敛步
Fig. 15 Iterative convergence curve and inversion process

观察图 16 可知，反演相对误差最大值达到 10
9.28%，最小值为 g * ，且
c
A f 和
0.23%，分别对应参数
反演误差随着敏感性的降低而增加，这与全局敏感 8
性分析结果相一致的。基于试验获取的应力应变 6
曲线，对试验标定的参数进行反演，最终校准了石 Relative error/%
灰岩 RHT 本构模型的中高敏感参数如表 8 所示。 4
表 8 反映出了反演参数与试验标定参数差
2
异性，可见基于室内试验所确定的岩石破坏面参
数、抗剪强度、剪切模量缩减系数等与动态冲击 0 p * *
A f A n f ε m f s ξ g c Q 0
作用下的实际参数存在一定的差异，这种差异性 Inversion parameters
源于静力学试验未能充分考虑动态冲击过程中
图 16 各参数反演相对误差
应变率的影响。 Fig. 16 Relative error of inversion of each parameter

表 8 中高敏感性参数最终反演值
Table 8 Final inversion values of medium and high sensitivity parameters
反演参数 ∗ ∗ A p
Q 0
f s g c ξ ε m A f n f
试验标定值 0.680 5 0.34 0.53 0.5 2.32 0.01 1.31 1.05
反演值 0.62 0.42 0.72 0.65 2.52 0.016 1.45 0.81

4 参数反演方法有效性验证

为验证本文参数反演方法的可靠性，基于 Dai 等 [53] 的半圆盘三点弯试验（SCB-SHPB）对劳伦森花岗
岩 RHT 本构参数进行反演，反演算法同样为麻雀搜索算法，算法参数设置与前文一致，迭代次数为
[4]
200 次，并将反演得到的本构参数进一步应用至 Banadaki 的爆破缩尺试验进行验证。
4.1 半圆盘三点弯试验（SCB-SHPB）
在传统的 SHPB 的透射杆上增加 2 个间距为 d 的支撑圆柱，将半径为 r，厚度为 h 的半圆形试样放置
于入射杆与透射杆间，试样圆弧面与入射杆接触，透射杆的两个支撑柱和试样直径面接触，如图 17 所
示。入射杆端头对试样施加的加载力为 P ，而透射杆端头的 2 个支撑柱分别对试样施加 P /2 的加载
inc
inc
力，从而形成了三点弯曲的加载模式。

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