Page 81 - 《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

基于反演的本构参数进行数值模拟，其模拟结果与试验破坏形态对比如图 19 所示。

Damage Damage Damage

0.65 0.84 1.00
0.58 0.76 0.90
0.52 0.67 0.80
0.45 0.59 0.70
0.39 0.50 0.60
0.32 0.42 0.50
0.26 0.34 0.40
0.19 0.25 0.30
0.13 0.17 0.20
0.06 0.08 0.10
0 0 0
t=10 μs t=20 μs t=30 μs
Damage Damage
1.00 1.00
0.90 0.90
0.80 0.80
0.70 0.70
0.60 0.60
0.50 0.50
0.40 0.40
0.30 0.30
0.20 0.20
0.10 0.10
0 0
t=40 μs t=50 μs Rock final destruction form
图 19 基于反演参数模拟的岩石损伤模式对比
Fig. 19 Comparison of rock damage patterns based on inversion parameter simulation
图 19 再现了 SCB-SHPB 试验过程中岩石的破坏形态，岩石在 3 个受力点出现了明显的损伤，并从

R 2 =0.875，其余
中间劈裂成两半，岩石的损伤形态与试验结果展现了高度的一致性，反演曲线与试验曲线
指标均在可接受范围内。相较于直接的 SHPB 的动态劈裂试验，两端的惯性效应明显减少，根据计算结
果可采用非局部理论对三点弯曲强度进行校核，其步骤可详见文献 [53]。
4.2 花岗岩缩尺爆破试验
为进一步验证 RHT 本构参数反演的有效性，对 Banadaki [4] 的巴雷花岗岩爆破缩尺试验进行了数值
模拟验证。尽管两者的产地存在差异，但均属于细至中粒花岗岩，具有相近的矿物组成、微观结构及力
学性质，因此在宏观力学响应及损伤演化特征方面具有较好的一致性。该试验采用直径为 144 mm、高
度为 150 mm 的圆柱形花岗岩试件，其中心预制直径为 6.45 mm 的装药孔。孔内安装铜管以密封爆生气
体，确保试样仅受冲击波作用。装药采用线密度为 3.0 g/m 的 PETN 引爆索，耦合介质分别为聚乙烯和空
气。数值模拟严格依据文献 [4] 中设定炸药、铜管及聚乙烯的力学参数。模拟结果与试验数据的对比如
图 20 所示。

Damage
1.00
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
Explosive Air Polyethylene 0.10 0
Copper Rock
(a) Model diagram (b) Test result (c) Simulation result

图 20 二维平面裂纹扩展对比
Fig. 20 Comparison of expanded two-dimensional plane crack diagrams

051424-21