钢化夹层坡璃的冲击断裂行为研究

论文摘要

夹层玻璃是一种新型、简单的复合结构,一般是由上下两层玻璃和中间胶层通过高温高压处理压制而成,其具有易安装、透光性好、抗风化性强等优点。近年来,夹层玻璃作为一种装置保护结构被广泛应用于建筑行业、交通行业等领域。但是,随着世界各地因局部摩擦产生的恐怖主义事件越来越多,世界各地标志性建筑物成为袭击者首要袭击的对象,与此同时随着经济的发展,人们对于汽车的需求量逐年提升,有关汽车与行人的交通事故数量逐年增加,因此,为了减少恐怖袭击和汽车交通事故对生命财产的损伤,保证人员安全,夹层玻璃在冲击荷载作用下的破坏机理和动态响应的研究显得尤为迫切。通过分析和总结近年来国内外学者在夹层玻璃在冲击荷载作用下的动态响应方面的研究成果,本文采用实验与数值仿真结合的方法,对冲击荷载作用下夹层玻璃的动态响应以及裂纹扩展规律进行了分析研究。主要内容包括:(1)为了实现在所有玻璃实体单元的公共面间批量插入零厚度固有型内聚力单元,进行ABAQUS有限软件的二次功能的开发;(2)采用落锤冲击实验对钢化夹层玻璃在冲击荷载作用下的动态响应和裂纹扩展规律进行了研究,通过改变玻璃尺寸和PVB胶层厚度,分析了不同工况下钢化夹层玻璃的动态力学行为。利用ABAQUS有限元数值仿真软件,建立了钢化夹层玻璃落锤冲击实验的有限元模型,采用在所有玻璃实体单元间的公共面上插入零厚度固有型内聚力单元的方法对在冲击荷载作用下钢化夹层玻璃的冲击破坏以及裂纹扩展过程进行了数值仿真,并将仿真计算结果与实验结果进行对比验证;(3)采用ABAQUS有限元软件,通过改变内聚力模型材料参数K和玻璃厚度并对比仿真结果,研究两者对夹层玻璃的抗冲击性能的影响。本文的研究成果如下:1、通过运用Python语言编写脚本程序,实现在所有玻璃实体单元间公共面上批量插入零厚度的固有型内聚力模型的ABAQUS二次开发功能,为模拟夹层玻璃冲击破坏后的裂纹扩展行为打下基础;2、落锤冲击实验结果表明:1)在相同玻璃厚度和胶层厚度的情况下,夹层玻璃的尺寸对其抗冲击性能有一定影响;随着夹层玻璃尺寸的增大,夹层玻璃的抗冲击性能有一定提升。2)在相同玻璃尺寸和玻璃厚度下,随着PVB胶层厚度的增加有一定提升;3、通过数值仿真结果可知:1)冲击荷载作用下,上玻璃板中心首先产生大量细小裂纹,随后径向裂纹不断向外扩展,同时产生大量环向裂纹;2)随着玻璃K值的增加,钢化夹层玻璃裂纹扩展范围缩小、数量减少,下玻璃板中心位移减小;3)随着玻璃厚度的增大,钢化夹层玻璃裂纹范围缩小、数量减少,下玻璃板中心位移减小。研究结果为钢化夹层玻璃的抗冲击设计和安全防护提供相应的理论参考。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 姚蓬飞

导师: 李志强

关键词: 钢化夹层玻璃,冲击荷载,固有型内聚力单元,动态响应,裂纹扩展

来源: 太原理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 力学,材料科学

单位: 太原理工大学

基金: 国家自然科学基金项目“地面爆炸载荷作用下钢化夹层玻璃中空结构的动态响应与破坏机理”(编号:11672199),国家重点研发计划项目课题“基于本质安全的游乐设施设计与建造关键技术研究”(编号:2016YFF0203103)

分类号: O346.1;TB33

总页数: 70

文件大小: 4881K

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