夾層玻璃破壞過程的探討與分析

摘 要：為了研究夾層玻璃在聚能裝藥作用下的破壞效應，借助ANSYS LS-DYNA仿真模擬軟件，采用Lagrange和ALE流固耦合方法進行了數值仿真研究。玻璃材料采用JH-2模型，并施加最大主應力失效準則。結果表明，不同沖擊能量作用下夾層玻璃失效破壞存在著一定的規律：玻璃失效破壞的長度、速度等參數隨著沖擊能量增加呈現增長趨勢。

關鍵詞：聚能裝藥；沖擊能量；失效破壞

進入21世紀以來，公交等各類汽車的劫持事件頻繁發生。一旦恐怖分子進入車內劫持人質，公交就成了最好的掩體，給解救工作帶來極大的困難。采用聚能裝藥技術研制玻璃爆炸切割裝置已成必然。隨著人們對安全的重視和科技的快速發展，夾層玻璃在多數車型上得到越來越多的應用[ 1 ]。國內外學者對不同種類的夾層玻璃進行了大量的實驗和仿真模擬研究。陳晶晶等采用傳統的有限元法對低速沖擊下夾層玻璃的損傷裂變和失效行為進行了初步的研究[ 2，3 ]。高偉等模擬了材料的破壞、裂紋的產生及傳播，真實反映脆性材料的破壞及能量釋放[ 4 ]。文章借助ANSYS/LS-DYNA程序探討和分析了夾層玻璃在聚能裝藥作用下的破壞規律，對爆炸切割裝置的設計提供了相應的指導。

1 材料方程和參數的選取

夾層玻璃由外層玻璃、PVB薄膜和內層玻璃三部分組成。對兩層玻璃材料施加主應力失效準則，應力大小為84MPa。其主要的力學參數為：彈性模量Eg=72GPa，泊松比νg=0.22，密度ρg=2530 kg·m-3。

PVB薄膜是一種線性粘彈性材料體，其主要的力學參數為：彈性模量Eg=0.1GPa，泊松比νg=0.49，密度ρg=1100kg·m3，瞬態剪切模量G0=0.33GPa，永久剪切模量G∞=0.69MPa。……