动荷载作用下预测玻璃板破坏强度和破坏时间的一种改进模型
——Ⅱ.参数确定及验证
2014-09-07柳锦春于润清唐德利
振动与冲击 2014年13期
柳锦春,于润清,唐德利
(1.解放军理工大学 国防工程学院,南京 210007;2.爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,南京 210007)
裂纹的开裂直接导致玻璃的破碎,文献[1]采用蒙特卡洛法并结合有限元分析,建立一种修正的单层玻璃板动态裂纹破坏模型。本文结合试验确定该修正模型中的未知量,即裂纹分布密度、最大裂纹长度和裂纹长度的分布,最后用此模型计算了爆炸荷载下玻璃板的破坏时间。
1 确定改进模型中的未知量
1.1 网格和材料参数的确定
选用ABAQUS进行玻璃板的动力分析,在模拟前有必要确定网格尺寸和材料参数。取弹性模量E=73 GPa,泊松比v=0.25,密度ρ=2 450 kg/m3,板的尺寸为1 m×1 m×0.004 m,边界条件为四边简支,荷载为均布荷载2.2 kPa,为准确模拟准静态加载[2],荷载步选用光滑缓慢加载步,加载时间设为2 s,经过网格尺寸分析取网格为50 mm,分别用几何线性和几何非线性进行计算,并将计算结果与其他文献[3,4]的计算结果作对比,见表1。

表1 应力和挠度的对比
由表1可以看出,运用ABAQUS软件及上述参数可以很好地模拟玻璃的变形(本文如无特殊说明玻璃板的材料参数均为1.1节确定的参数)。此外,从表中还可以看出,运用几何非线性计算的结果要小于用几何线性计算的结果,由于玻璃薄板在动荷载作用下几何非线性特征明显[5],因此本文选用几何非线性进行计算。
1.2 时间增量步Δt的确定
裂纹长度随时间变化而增大,可表示为[1]
(1)
式中:aj、aj-1分别是第j时刻、j-1时刻的裂纹长度,σj、σj-1分别是j时刻、j-1时刻的裂纹法向拉应力,Δt为时间增量,v0和n均为材料参数,KIC是应力强度因子,Y是裂纹的形状参数。……
登录APP查看全文
