冲击波作用下单层钢化玻璃应变阈值的数值模拟

刘俊 田宙 钟巍

刘俊, 田宙, 钟巍. 冲击波作用下单层钢化玻璃应变阈值的数值模拟[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(3): 671-676. doi: 10.11883/bzycj-2016-0300
引用本文: 刘俊, 田宙, 钟巍. 冲击波作用下单层钢化玻璃应变阈值的数值模拟[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(3): 671-676. doi: 10.11883/bzycj-2016-0300
LIU Jun, TIAN Zhou, ZHONG Wei. Numerical simulation of strain threshold of monolithic tempered glass under blast wave[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(3): 671-676. doi: 10.11883/bzycj-2016-0300
Citation: LIU Jun, TIAN Zhou, ZHONG Wei. Numerical simulation of strain threshold of monolithic tempered glass under blast wave[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(3): 671-676. doi: 10.11883/bzycj-2016-0300

冲击波作用下单层钢化玻璃应变阈值的数值模拟

doi: 10.11883/bzycj-2016-0300
详细信息
    作者简介:

    刘俊(1991-), 男, 硕士, 201431101263@smail.xtu.edu.cn

  • 中图分类号: O383

Numerical simulation of strain threshold of monolithic tempered glass under blast wave

  • 摘要: 借助ANSYS/LS-DYNA程序,采用Lagrange方法描述钢化玻璃,引入侵蚀算法来模拟钢化玻璃的破坏,对爆炸冲击波载荷进行合理的简化,选取最大伸长线应变理论作为单层钢化玻璃破坏准则。利用建立的模型对爆炸冲击波对单层钢化玻璃的作用过程进行了数值模拟。通过反复调试和大量计算得到单层钢化玻璃破坏的应变阈值为0.002 2,并用场地实验结果对数值结果进行了验证,证明此结果是合理的。
  • 图  1  压力随时间变化

    Figure  1.  Variation of pressure with time

    图  2  简化三角形载荷

    Figure  2.  Simplified triangular load

    图  3  最大位移随网格尺寸变化

    Figure  3.  Variation of maximum displacement with grid size

    图  4  计算时间随网格尺寸变化

    Figure  4.  Variation of computations time with grid size

    图  5  实验布局示意图(俯视图)

    Figure  5.  Experimental layout

    图  6  实验5的计算位移云图和现场

    Figure  6.  Calculation of displacement cloud and scene of experiment 5

    图  7  实验7的计算位移云图和现场

    Figure  7.  Calculation of displacement cloud and scene of experiment 7

    图  8  实验5的计算位移云图和高速摄影结果

    Figure  8.  Calculation of displacement cloud and high speed photography of experiment 5

    图  9  实验7的计算位移云图和高速摄影结果

    Figure  9.  Calculation of displacement cloud and high speed photography of experiment 7

    表  1  实验结果

    Table  1.   Experiment results

    实验 W/kg R/m (RW-1/3)/(m·kg-1/3) pm/kPa t+/ms I/(kPa·ms) 玻璃状态
    5 5 12 7.0 57.5 5.7 164.2 未破坏
    7 5 11 6.4 69.4 5.4 188.6 破坏
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    表  2  不同应变阈值下模拟结果与实验结果对比

    Table  2.   Comparison of simulation results at different strain thresholds with experiments

    εth 玻璃状况
    实验5 数值模拟5 实验7 数值模拟7
    0.000 5 未破坏 破坏 破坏 破坏
    0.001 0 未破坏 破坏 破坏 破坏
    0.002 0 未破坏 破坏 破坏 破坏
    0.003 0 未破坏 未破坏 破坏 未破坏
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    表  3  不同应变阈值下模拟结果与实验结果对比

    Table  3.   Comparison of simulation results at different strain thresholds with experiments

    εth 数值模拟5 数值模拟7 玻璃状况对比
    pm/kPa I/(kPa·ms) pm/kPa I/(kPa·ms) 实验5 实验7
    0.002 2 57 171 70 210 一致 一致
    0.002 4 57 171 70 210 一致 不一致
    0.002 6 57 171 70 210 一致 不一致
    0.002 8 57 171 70 210 一致 不一致
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  • [1] 何建辉.钢化玻璃在建筑上的应用[J].玻璃, 2012, 39(12):46-49. doi: 10.3969/j.issn.1003-1987.2012.12.013

    HE Jianhui. Application of thermal tempered glass on bulidings[J]. Glass, 2012, 39(12):46-49. doi: 10.3969/j.issn.1003-1987.2012.12.013
    [2] 李磊, 安二峰, 杨军. 钢化玻璃应变率相关的动态本构关系[C]//第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集. 长沙, 2010.
    [3] 李磊, 安二峰, 杨军.典型建筑玻璃力学性能的SHPB实验[J].硅酸盐通报, 2010, 29(2):390-394. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=gsytb201002026

    LI Lei, AN Erfeng, YANG Jun. Impact properties of typical architectural glass by SHPB[J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society, 2010, 29(2):390-394. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=gsytb201002026
    [4] PYTTEL T, LIEBERTZ H, CAI J. Failure criterion for laminated glass under impact loading and its application in finite element simulation[J]. International Journal of Impact Engineering, 2011, 38(4):252-263. doi: 10.1016/j.ijimpeng.2010.10.035
    [5] 赵海鸥.LS-DYNA动力分析指南[M].北京:兵器工业出版社, 2003.
    [6] 张红松.ANSYS14.5/LS DYNA非线性有限元分析实例指导教程[M].北京:机械工业出版社, 2013.
    [7] LS-DYNA theoretical manual[Z]. California: Livermore Software Technology Corporation, 2001.
    [8] 葛杰, 李国强.建筑夹层玻璃在冲击荷载下的破坏研究概述[J].结构工程师, 2010, 26(4):137-143. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jggcs201004025

    GE Jie, LI Guoqiang. A review of research on the failure of architectural laminated glazing under explosive loads[J]. Structural Engineers, 2010, 26(4):137-143. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jggcs201004025
    [9] 段雷琳, 高轩能.爆炸冲击荷载下玻璃幕墙建筑抗爆研究[J].低温建筑技术, 2012, 34(5):41-43. http://jz.docin.com/p-1101250646.html

    DUAN Leilin, GAO Xuanneng. Study on blast resistant for glassing curtain wall construction under blast loading[J]. Low Temperature Architecture Technology, 2012, 34(5):41-43. http://jz.docin.com/p-1101250646.html
    [10] 张其林, 陶志雄, 王勋, 等.爆炸作用下夹层玻璃幕墙动力响应试验研究[J].建筑结构学报, 2013, 34(4):74-80. http://www.cqvip.com/QK/94745X/201304/45239017.html

    ZHANG Qilin, TAO Zhixiong, WANG Xun, et al. Dynamic response research of laminated glass curtain wall subjected to blast loading[J]. Journalof Building Structures, 2013, 34(4):74-80. http://www.cqvip.com/QK/94745X/201304/45239017.html
    [11] 赵西安.JGJ 102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》设计部分介绍[J].建筑科学, 2004, 20(3):1-7. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jzkx200403001

    ZHAO Xi'an. Design part in technical specification of glass curtain wall engineering[J]. Building Science, 2004, 20(3):1-7. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jzkx200403001
    [12] HIDALLANA-GAMAGE H, THAMBIRATNAM D, PERERA N. Influence of interlayer properties on the blast performance of laminated glass panels[J]. Construction and Building Materials, 2015, 98:502-518. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.08.129
    [13] 石磊, 杜修力, 樊鑫.爆炸冲击波数值计算网格划分方法研究[J].北京工业大学学报, 2010, 36(11):1465-1470. http://www.oalib.com/paper/4698737

    SHI Lei, DU Xiuli, FAN Xin. A study on the mesh generation method for numeical simulation of blast wave[J]. Beijing University of Technology, 2010, 36(11):1465-1470. http://www.oalib.com/paper/4698737
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-09
  • 修回日期:  2017-03-13
  • 刊出日期:  2018-05-25

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