爆炸荷载作用下高速列车车窗玻璃的动态响应

摘要

列车侧面爆炸环境下,车窗玻璃在强冲击载荷作用下容易破碎伤人,70％伤亡人员是由爆炸冲击波对玻璃损伤后产生的高速飞溅碎片造成.针对这一问题,以某型动车组二等座车厢的车窗为研究对象,建立带有复杂车窗结构的高速列车三维有限元模型,采用LS-DYNA软件中的CONWEP计算模型,并考虑玻璃板块间惰性气体层作用以及PVB胶的影响,结合ALE多物质算法进行数值模拟.研究结果表明,以7 kg TNT为爆炸物输入条件,当爆距为2.5 m时车窗外层玻璃冲击波超压峰值达到971.4 kPa,内外层玻璃发生大面积脱落.当爆距为4 m时,车窗玻璃板心最大位移为16.1 mm,其速度峰值为11.5mm/ms,加速度峰值为26.3 mm/ms2,在爆距为2.5 m时,加速度响应的最大值为945.5 mm/ms2,远远大于4 m时的加速度响应值.在TNT当量一定的条件下,车窗玻璃板心位移峰值、速度峰值、加速度峰值随着爆距增大呈指数型衰减.