爆炸荷载作用下建筑玻璃的破碎分析

摘要

意外发生的爆炸事故和有目的的炸弹袭击时有发生，统计表明，爆炸事故中70％的伤亡是由于爆炸冲击作用对建筑玻璃造成破坏后产生的高速飞溅碎片带来的二次伤害所造成。因此，建筑玻璃的抗爆性能研究成为人们关注的热点。
　　采用传统的基于侵蚀算法的单元删除法模拟玻璃裂纹的生成，由于单元删除造成的质量损失及能量不守恒，体系的控制方程不再成立，导致数值模拟结果准确性不高。本文基于有限元显式动力分析软件LS-DYNA，提出采用节点分离方法模拟爆炸荷载作用下玻璃裂纹的产生，避免单元的删除，保证体系控制方程成立。分别采用节点分离法与单元删除法对某一现场爆炸试验中玻璃板的破碎进行数值模拟，同时采用统计学方法对两种方法下数值模拟结果的玻璃碎片尺寸分布、抛射速度分布以及抛射距离分布进行了详细统计。对比数值模拟结果发现，节点分离法得到的碎片最大抛射速度、最远抛射距离以及玻璃破碎形态与试验吻合的更好，节点分离法的准确度高于单元删除法。统计结果表明：两种方法下，随着爆炸比例距离的减小，生成的小碎片越多，抛射速度越大，抛射距离越远；节点分离方法在模拟玻璃小尺寸碎片方面更具优越性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1课题背景和研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要工作

第二章 玻璃材料

2.1玻璃材料的特性

2.2玻璃材料的分类

2.3玻璃材料的一般力学性能

2.4玻璃材料的本构方程

2.5玻璃材料破碎的原因

2.6爆炸荷载作用下建筑玻璃材料的破坏准则

2.7本章小结

第三章 爆炸荷载作用下建筑玻璃材料的破碎分析方法

3.1引言

3.2碎片形成模拟方法

3.3材料模型和状态方程

3.4有限元模型

3.5数值模拟的试验验证

3.6本章小结

第四章 不同工况下建筑玻璃材料数值模拟结果的碎片统计分析

4.1建筑玻璃材料数值模拟结果的碎片尺寸分布统计分析

4.2建筑玻璃材料数值模拟结果的碎片抛射速度分布统计分析

4.3建筑玻璃材料数值模拟结果的碎片抛射距离分布统计分析

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢