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汽车夹层玻璃冲击破坏现象的有限元方法仿真研究
| 论文题名： | 汽车夹层玻璃冲击破坏现象的有限元方法仿真研究 |
| 关键词： | 汽车;夹层玻璃;破坏现象;有限元方法;冲击破坏;破坏强度;试验;冲击速度;分析软件;仿真研究;仿真分析;相邻单元;脆性材料;显式有限元;碎片;节点;坏问题;有限元网格;有限元模型;有限元动力 |
| 摘要： | 随着汽车上玻璃使用面积的不断扩大，汽车玻璃的安全性，特别是汽车前挡玻璃的冲击破坏强度愈来愈引起人们的重视。汽车前挡玻璃通常采用在两片玻璃间夹入树脂材料在高温高压下粘合而成的夹层玻璃。对于夹层玻璃冲击破坏强度的研究，过去一直依赖试验；近年来随着计算机性能的迅速提高和有限元商业分析软件的不断完善和发展，对夹层玻璃冲击破坏强度的仿真研究越来越受到重视。 本文采用对冲击破坏问题具有良好应用业绩的非线性显式有限元动力分析软件LS-DYNA，研究一特殊结构的夹层玻璃在时速600公里、质量为1公斤铝弹撞击下的冲击破坏行为。由于玻璃是典型的脆性材料，冲击破坏发生后碎片的飞散不可避免，通常的有限元方法难以描述这一现象。为此，本文在划分玻璃有限元网格时特意将相邻单元同坐标节点分别使用不同节点编号，在同坐标的一组节点间定义破坏强度的方法以实现玻璃碎片飞散描述。 使用上述方法，以冲击破坏试验为基础，建立与冲击试验相对应的有限元模型，使用LS-DYNA进行冲击破坏分析，以获得与试验基本一致的仿真分析结果。在此基础上，改变铝弹冲击速度和树脂厚度，仿真研究夹层玻璃冲击破坏的破坏状况，以获得给定夹层玻璃下的极限冲击速度和额定冲击速度下的最小夹层玻璃厚度。 作为另一种描述玻璃飞散方法的尝试，本文将冲击区域的玻璃离散为SPH单元，使用拉格朗日单元与SPH单元结合的方法进行夹层玻璃冲击破坏问题的仿真分析研究。通过与已有试验结果对比，所获仿真结果也与试验具有较好的一致性。 综上所述，尽管通常的有限元方法难以描述脆性材料的破坏过程和碎片飞散现象，但本文研究发现，上述两种模型化方法，对于解决此类问题是有效的。 |
| 作者： | 陈超 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 臧孟炎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华南理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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