近年來,汽車保有量迅猛增加,為國民日常生活帶來便利的同時也造成人車碰撞事故的頻繁發(fā)生。人車安全事故中,行人頭部常常與機動車輛的前擋玻璃發(fā)生沖擊碰撞現(xiàn)象,從而導致行人頭部受到嚴重甚至致命的損傷。顯然,對汽車風擋玻璃的沖擊破壞特性進行深入研究具有重要工程意義。目前,研究該問題的方法主要有理論分析、試驗研究與仿真分析三種。基于仿真分析方法的優(yōu)越性,本文采用固有內(nèi)聚力模型仿真分析方法研究汽車前擋玻璃的沖擊破壞性能,以有效描述玻璃脆性材料的沖擊破壞響應過程。在介紹雙線性內(nèi)聚力模型基本理論的基礎上,本文通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)所有玻璃有限單元公共界面處內(nèi)聚力單元的添加,以建立適用于夾層玻璃板沖擊破壞現(xiàn)象的固有內(nèi)聚力模型。然后,使用有限元商業(yè)軟件LS-DYNA仿真分析落錘沖擊夾層玻璃板的過程。夾層玻璃板的裂紋形態(tài)分布和落錘沖擊加速度的仿真與試驗結(jié)果呈現(xiàn)良好的一致性,驗證了內(nèi)聚力模型仿真分析方法的有效性。構(gòu)建假人頭型有限元模型并依據(jù)相關標定實驗進行驗證后,建立了包含內(nèi)聚力模型的汽車風擋玻璃沖擊破壞分析用有限元模型,進行了假人頭型與汽車風擋玻璃沖擊破壞仿真分析。仿真分析結(jié)果與對應沖擊試驗結(jié)果的良好一致性,進一步確認了基于內(nèi)聚力模型的有限元方法在行人保護評價方面的有效性。同時,還采用單元刪除法仿真分析汽車風擋玻璃的沖擊破壞過程,并與內(nèi)聚力模型方法得到的假人頭型加速度、汽車風擋玻璃破碎裂紋形態(tài)、假人頭部損傷值進行對比分析。結(jié)果表明,內(nèi)聚力模型方法得到的仿真分析結(jié)果與沖擊試驗結(jié)果呈現(xiàn)更好的一致性�；诠逃袃�(nèi)聚力模型的有限元仿真方法,本文還仿真研究了模型化方法(網(wǎng)格依賴性與內(nèi)聚力模型剛度)和風擋玻璃材料物性(玻璃破壞強度、PVB膜剪切模量以及玻璃與PVB膜界面間的黏合強度)對汽車風擋玻璃沖擊破壞動態(tài)響應的影響。綜上所述,經(jīng)過實驗檢驗的基于內(nèi)聚力模型的有限元仿真方法,將為包括假人頭型沖擊汽車風擋玻璃的行人保護評價與汽車風擋優(yōu)化設計提供有效的仿真分析手段,研究工作具有重要的工程應用價值。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U463.835
【部分圖文】：

般為夾層玻璃，即由兩層普通鈣鈉玻璃板與中間層tyral）薄膜經(jīng)抽真空與高壓高溫等工藝處理后黏合為 1-1 所示。汽車前擋玻璃隔離車內(nèi)司乘人員與駕駛一，它不僅為車內(nèi)乘客提供了全方位視野，還集成，汽車前擋玻璃具有較好的強度特性，是重要的汽，汽車前擋玻璃以良好的抗沖擊性能抵擋車外物體員飛出車外，以保護駕駛員與車內(nèi)乘客的生命安全沖性能，能有效吸收人車碰撞事故時產(chǎn)生的沖擊能傷亡程度。并且，當汽車玻璃遭受沖擊破壞時，上PVB 膜上，以減少甚至避免飛濺碎片對行人和車內(nèi)人是與車內(nèi)人員和弱勢道路使用者的生命安全緊密相

弱勢道路使用者的頭部是人車安全事故中最容易受傷的部位之一。與此同時，Otte等人指出頭部損傷是導致弱勢道路使用者傷亡的主要誘因之一[4]。經(jīng)過對北京市近年來發(fā)生的 184 起人車安全事故統(tǒng)計分析，劉博涵等人研究發(fā)現(xiàn)弱勢道路使用者的頭部接觸部位主要有地面、風擋玻璃、發(fā)動機罩及后視鏡，具體如圖 1-3 所示[5]。由圖可知，行人的頭部與汽車風擋玻璃發(fā)生沖擊碰撞現(xiàn)象的幾率較高，其值為 44.25%。因此，我們可以發(fā)現(xiàn)行人頭部模塊沖擊碰撞汽車前擋玻璃是導致弱勢道路使用者在人車事故中傷亡的重要原因之一。為此，以 EURO-NCAP、2003/102/EC 法規(guī)等為代表的弱勢道路使用者保護法規(guī)對于行人頭部的碰撞損傷程度給予了明確的評價方法與標準，并且汽車前擋玻璃是重要的傷害評價區(qū)域。此外，汽車擋風玻璃的沖擊破壞裂紋富含人車事故中真實的信息。因此，對汽車風擋玻璃的沖擊破壞特性進行深入研究，不僅有利于還原人車碰撞事故的真實情形，還可為交通事故責任鑒定及原因分析提供技術(shù)支持。綜上所述，汽車風擋玻璃作為重要的汽車安全部件之一，對其破壞機理進行深入研究分析具有重要的工程應用意義。

圖 1-3 人車碰撞事故中頭部與汽車接觸部位分布圖[5] 研究現(xiàn)狀汽車風擋玻璃的結(jié)構(gòu)為簡單的三明治夾層結(jié)構(gòu)，其中，上下兩層的鈣鈉玻璃屬料，而中間層 PVB 膜為超彈性材料，兩者的材料物性差異較大，并且玻璃與的接觸關系為不完全黏合作用。因此，夾層玻璃板的沖擊破壞行為十分復雜，擊破壞特性顯然是一項非常艱巨的任務。至今，許多國內(nèi)外學者采用理論分析究及仿真分析三種研究方法深入研究汽車夾層玻璃的沖擊破壞機理。目前，學采用理論分析方法描述夾層玻璃的力學特性非常簡單有效，但只能局限于玻璃時或者失效破壞后階段[6-8]。.1 試驗研究現(xiàn)狀目前，國內(nèi)外學者們對夾層玻璃板的力學性能特性展開一系列的試驗研究。根
【參考文獻】

相關期刊論文 前6條

1 陳晶晶;許駿;劉博涵;孫岳霆;徐曉慶;李一兵;;PVB夾層玻璃裂紋擴展的參數(shù)化實驗研究[J];汽車工程;2015年02期

2 李景濤;劉衛(wèi)國;張金換;趙福全;;行人頭型沖擊器建模方法及標定試驗分析[J];汽車技術(shù);2013年09期

3 歐迎春;臧曙光;陳記壽;吳云龍;邱巖;馬眷榮;;膠片性能對夾層玻璃抗穿透能力的影響[J];武漢理工大學學報;2010年22期

4 許駿;劉博涵;葛東云;李一兵;;低速沖擊下的聚乙烯醇縮丁醛夾層風擋玻璃動態(tài)響應研究[J];兵工學報;2010年S1期

5 臧孟炎;雷周;尾田十八;;汽車玻璃的靜力學特性和沖擊破壞現(xiàn)象[J];機械工程學報;2009年02期

6 劉奇;夏勇;周青;;EEVC行人頭模塊標定試驗[J];汽車技術(shù);2006年S1期

相關博士學位論文 前1條

1 劉博涵;汽車風擋玻璃夾層材料的力學特性與吸能機理研究[D];清華大學;2014年

本文編號：2878271