爆炸荷载作用下浮法玻璃碎片飞散的模拟

摘要

高速飞行的玻璃碎片会对人员造成极大的危害,本文对爆炸荷载作用下浮法玻璃碎片的飞散进行了模拟研究.文章首先采用DYNA有限元软件,在选用合适的玻璃材料模型后,对节点分离法模拟裂纹开裂的可行性进行验证,结果表明该方法可以反应裂纹开裂的特性和玻璃材料的脆性.接着采用上述方法,对爆炸荷载下玻璃碎片飞散进行了模拟,发现玻璃在爆炸波作用下迅速发生破碎,并产生正向运动的飞散碎片,此外还会产生部分反向运动的玻璃碎片,模拟飞散破坏情况基本与实验高速摄影结果一致,得到的碎片飞散速度也与试验值吻合较好.最后分析得到了玻璃碎片的速度累积概率曲线,通过该曲线可以方便地得出碎片飞散速度的范围,并且可以判断出反向运动碎片的比例.对比不同TNT当量的碎片速度累积概率曲线发现,正向运动的玻璃碎片速度随着TNT当量的增大而增大,而反向运动碎片的比例在不断减小,但却不等于零,说明总会有少量的碎片反向运动,这一比例最终稳定在3％左右.