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三维离散元法的研究及其在汽车玻璃冲击破坏问题中的应用
| 论文题名： | 三维离散元法的研究及其在汽车玻璃冲击破坏问题中的应用 |
| 关键词： | 汽车玻璃;冲击破坏过程;三维离散元法;接触判断算法;数值模拟 |
| 摘要： | 汽车玻璃由两片玻璃和一片PVB胶片，在高温下经高压组合而成，是汽车的一个重要组成部分。大量交通事故表明，其力学性能特别是抗冲击破坏性能对驾乘人员的安全有着重要的影响。汽车玻璃冲击破坏过程本质上是材料由连续体向非连续体转化的一个复杂的力学过程，实验以及现存的一些建立在连续介质理论基础上的数值方法在研究这一问题中存在着一些困难。20世纪90年代中期，J.Oda,M.Zang成功地建立了汽车玻璃梁二维离散元模型，本文在此模型的基础上提出了汽车玻璃的三维离散元模型。 本文首次将三维离散元法应用于汽车玻璃冲击破坏问题的仿真研究。首先，建立了汽车玻璃的三维离散元模型，包括玻璃和PVB的三维离散元几何模型、本构模型和破坏模型，并开发了相应的分析程序，该程序包括前后处理系统和核心求解程序。然后，针对大尺寸比离散元模型，发展了一种新的接触检索算法——IZA算法。通过大量数值实验，考察了IZA算法的特点，比较了IZA算法与同类最新报道算法(DCM)间的计算效率，证实了IZA算法的优势。紧接着，利用此离散元分析系统分别对立方块体和悬臂梁在冲击载荷下的振动过程以及普通玻璃和夹层玻璃板在弹性范围冲击响应进行计算，并将计算结果与相同条件下有限元商业软件LS-DYNA的计算结果作了比较，验证了弹性范围内该系统的计算精度。最后，模拟了夹层玻璃梁冲击破坏过程，通过数值计算揭示了玻璃表面裂纹的发生、扩展情况；对普通玻璃和夹层玻璃板冲击破坏问题进行了数值模拟，获取了整个破坏过程详细信息；通过比较冲击子受最大冲击力和动能耗散量，从安全的角度分析了夹层玻璃作为汽车玻璃的优越性。 |
| 作者： | 雷周 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 臧孟炎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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