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 |
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引用本文: | 王木飞,李志强,张英杰.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[J].太原理工大学学报,2022(5):869-876. |
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作者姓名: | 王木飞 李志强 张英杰 |
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作者单位: | 1. 太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所;2. 太原理工大学山西省材料强度与结构冲击重点实验室;3. 太原理工大学力学国家级实验教学示范中心 |
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基金项目: | 国家自然科学基金资助项目(11972244); |
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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。
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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 |
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