爆炸载荷作用下夹层玻璃动态响应的近场动力学数值模拟

• 作者: 王木飞 李志强 张英杰
• 来源期刊: 太原理工大学学报
• 关键词: 近场动力学 爆炸载荷 夹层玻璃 单元删除法 裂纹扩展
• 年，卷（期）: 2022,（5）
• 所属期刊栏目: 机械工程
• 页码范围: 869-876
• 页数: 7页
• 分类号: O383
• 语种: 中文
• DOI: 10.16355/j.cnki.issn1007-9432tyut.2022.05.011

摘要

为了研究透明夹层玻璃在爆炸载荷下自发的动态断裂行为，引入近场动力学(PD)模拟玻璃裂纹的萌生、扩展、分叉、贯通和止裂等动态响应。首先，通过落锤冲击实验和野外爆炸实验得到相关的参数和损伤模态；然后，通过使用键基PD对夹层玻璃进行数值模拟，玻璃零件采用三维不连续伽辽金算法，胶层采用黏接层有限元算法，采用接触算法实现两部分的耦合；最后，通过较大幅度地改变TNT炸药量、爆炸距离、PVB胶层厚度和内外层玻璃的厚度，系统研究夹层玻璃的裂纹扩展规律。仿真结果表明：1) PD可以很好地模拟夹层玻璃自发断裂失效和裂纹扩展行为；2)爆炸距离、炸药量和PVB胶层厚度对夹层玻璃结构的动态响应有着显著的影响；3)通过对不同药量炸药下外层玻璃向内凹陷的最大挠度的比较，发现PD方法与实验、单元删除法结果有很好的契合度，且PD方法的误差范围低于单元删除法；4) PD方法中外层玻璃的能量吸收率远远高于内层玻璃和PVB夹层，同时内外层玻璃厚度的分布对能量吸收率也存在很大的影响，PD方法与单元删除法结果有很高的一致性。