Page 80 - 《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

Incident bar Transimitted bar

P inc1 /2

r
P inc
O
Failure spot
P inc2 /2 d P inc1 /2
P inc2 /2 h
图 17 SCB-SHPB 加载示意
Fig. 17 SCB tensile test under SHPB loading

图 17 圆盘中心 O 点位置为最大应力集中区域，即试件破坏后裂纹的初始起始点，SCB-SHPB 试验
中 r=20 mm，h=16 mm，d=21.8 mm。试件与杆两端之间的接触力三波平衡是必要的，基于一维应力波理
P inc2 按下式计算：
论，入射端和透射端接触力 P inc1 与
P inc1 = A b E b (ε i +ε r ), P inc2 = A b E b ε t (22)
依据文献 [53] 中的三波校核数据（图 18(a)），采用 ANSYS/LS-DYNA 建立三维反演数值反演模型，
建模单位制为 g-cm-μs。入射杆与透射杆网格尺寸为 0.5 cm，支撑柱尺寸为 0.05 cm，岩石试样为 0.1 cm，
网格单元总数共计约 3.5 万，模型网格划分如图 18(b) 所示，其中支撑柱、岩石以及入反射杆间采用自动
3 f t =12.8 MPa，岩石杨氏模量
面面接触。花岗岩单轴抗压强度 f c =259 MPa，密度 ρ 0 =2.63 g/cm ；抗拉强度
c 0 =3 540 m/s。按照前文所述反演流程，获取反演花岗岩
E=92 GPa，泊松比 υ =0.21，压力为零时纵波波速
的应力应变曲线如图 18(c) 所示，反演参数如表 9 所示。

20 Incident 300 R =0.875
Transmission
2
15 Incident+ 250 δ MAPE =11.2%
reflected
10 Reflected 200 δ MAE =0.78 MPa
δ RMSE =1.26 MPa
Force/kN 5 0 Stress/MPa 150
−5 100
−10 50 SCB-SHPB test curve
Inverse curve
−15
0 50 100 150 200 250 0 1 2 3 4 5 6
Time/µs Strain/10 −3
(a) Three wave balance [53] (b) Meshing (c) Inverse stress-strain curve

图 18 反演模型与应力应变曲线
Fig. 18 Inversion model and stress-strain curves

表 9 花岗岩 RHT 本构参数的反演值
Table 9 Inverse values of RHT constitutive parameters of granite
参数 取值 参数 取值 参数 取值
f c /MPa 259 A f 2.01 A 1 /GPa 32.95
−3
ρ 0 /(g·cm ) 2.63 n f 1.11 A 2 /GPa 47.45
A 2.09 ε m p 0.013 8 A 3 /GPa 19.28
N 0.76 D 1 0.048 B 0 1.44
* 0.24 1 1.44
f s D 2 B 1
f t * 0.049 B 0.010 5 β c 0.007 2
*
g c 0.647 Q 0 0.272 β t 0.005
g * t 0.7 p el /MPa 172.6 p co /GPa 6
ξ 0.7 α 0 1.06 n 3

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