Page 173 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 杨石刚，等： 柱形装药接触爆炸作用下钢纤维混凝土靶成坑效应预测模型 第 9 期

式中：a 、a 、a 为最大强度面参数；a 、a 、a 为初始屈服面参数；a 、a 为残余强度面参数；f 为钢纤
f
c
y
2
2
0y
1
1y
0
1f
2
维混凝土抗压强度，MPa。
选用﹡MAT_PLASTIC_ KINEMATIC 描述 HRB400 钢筋和 Q235 钢板。空气采用﹡MAT_NULL 材
料模型和多项式线性状态方程﹡EOS_LINEAR_POLYNOMIAL 进行模拟。TNT 装药选用﹡MAT_
HIGH_EXPLOSIVE_BURN 和﹡EOS_JWL 状态方程共同描述。模型具体参数见表 1～表 4 [21, 24] 。

表 1 CF60 钢纤维混凝土 K＆C 模型参数 [21]
Table 1 Parameters of K＆C model for CF60 steel fiber concrete [21]
−3
ρ/(kg·m ) f c /MPa v f t /MPa RSIZE UFC a 0 a 0y a 0f
2 440 65 0.24 4.95 39.37 1.45×10 −4 −6.5×10 7 1.703×10 7 0
a 1 a 1y a 1f a 2 a 2y a 2f b 1 b 2 b 3
0.481 0.726 0.476 1.57×10 −9 4.77×10 −9 2.31×10 −9 0.75 0.2 0.018
注：ρ 为密度，f c 为抗压强度，f t 为抗拉强度，v 为泊松比，RSIZE 为长度单位转换因子，UFC 为应力单位转换因子，a 0 、a 0y 、a 0f 、a 1 、a 1y 、
a 1f 、a 2 、a 2y 、a 2 为强度面参数，b 1 、b 2 、b 3 为损伤参数。
f

表 2 钢筋和钢板材料参数 [21]
Table 2 Parameters of steel [21]
材料 ρ/(kg·m ) E/GPa v σ y /MPa
−3
HRB400钢筋 7 850 205 0.29 400
Q235钢板 7 850 210 0.3 310
注：E为弹性模量，σ y 为屈服强度。

表 3 空气及状态方程参数 [24]
Table 3 Air and equation of state parameters [24]
−3
−3
ρ/(kg·m ) C 0 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 E 0 /(GJ·m ) V 0
1.29 0 0 0 0 0.4 0 0 250 1
注：C 0 ～C 6 为状态方程系数，E 0 为初始内能，V 0 为初始相对体积。

表 4 炸药及状态方程参数 [24]
Table 4 Explosive and equation of state parameters [24]
−3
−1
−3
ρ/(kg·m ) D 1 /(m·s ) p/GPa A/GPa B/MPa R 1 R 2 ω E 0 /(GJ·m )
1 630 6 930 21 373 3 747 4.15 0.9 0.35 7
注：A、B、R 1 、R 2 、ω为炸药参数，E 0 为初始内能，p为爆轰压力，D 1 为爆速。

1.3 网格敏感性分析 1.0 0.5
D
采用适当的网格尺寸，可以有效提高计算 H 0.940 m
0.8 0.4
精度和效率。图 2 展示了在上述 ALE 网格尺寸 0.800 m
0.778 m
下 3 种 SFRC 靶 体 网 格 尺 寸 的 敏 感 性 分 析 结 0.6 0.3
果。对于爆坑深度 H，3 种网格尺寸计算结果差 D/m H/m
异较小，但计算效率差异显著。对于爆坑直径 0.4 0.198 m 0.205 m 0.195 m 0.2
D，当网格尺寸由 15 mm 降至 5 mm 过程中，计算 0.2 0.1
结 果 逐 渐 收 敛 。 考 虑 到 计 算 精 度 与 效 率 的 平
0 0
衡，本文选用 10 mm SFRC 靶体网格尺寸进行 5 10 15
模拟。 Mesh size/mm
图 2 网格尺寸敏感性分析
Fig. 2 Mesh size sensitivity analysis

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