PVB夹层玻璃裂纹扩展的参数化实验研究.pdf

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汽车工程
015年(第37卷)第2期
Automotive Engineering
2015(Vol.37)No.2
2015042
PVB夹层玻璃裂纹扩展的参数化实验研究
陈晶晶,许骏,刘博涵,孙岳霆,徐晓庆,李一兵
(清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084)
[摘要]为对风窗玻璃安全设计提供依摒,利用落锤实验台结合高速摄影装置对PVB夹层玻璃板进行面外冲
击实验,记录裂纹的动态扩展过程,并根据裂纹扩展速度与加速度曲线来研究裂纹的扩展行为。接着在此基础上进
行了参数化实验,研究冲击能量和PVB薄膜厚度对裂纹扩展特性的影响。最后,基于大量的参数化实验数据,采用
概率统计方法对裂纹的宏观形态进行了研究。结果表明玻璃裂纹扩展的速度、加速度和环形裂纹出现的频度皆与
PVB薄膜厚度和冲击能量有显著的相关性。
关键词;PVB夹层玻璃;裂纹扩展;参数化实验;冲击能量;夹层厚度
Parametric Experimental Study on the Crack Propagation of PVB Laminated Glass
Chen Jingjing, Xu Jun, Liu Bohan, Sun Yueting, Xu Xiaoqing Li Yibing
Tsinghua University, State Key Laboratory of Automotive Safety Energy, Bejing 100084
I Abstract] For providing a basis for the safety design of windscreen glass, an out-plane impact test of PVB
laminated glass panel is conducted on a drop-weight tester with a high-speed photography device. The dynamic
process of crack growth is recoded and crack growth behavior is studied according to the velocity and acceleration
curves of crack propagation obtained. Then on these bases, parametric experiments are performed to investigate the
effects of impact energy and PVB film thickness on the characteristics of crack propagation. Finally, based on a
great number
of parametric experiment data, the macroscopic patterns of cracks are studied with probabilistic meth
od. The results show that the growth velocity and acceleration of glass cracks and the occurrence frequentness of
ing-shaped cracks all have significant correlation with impact energy and the thickness of PVB film
Keywords: PVB laminated glass; crack propagation; parametric experiment; impact energy; laminate
thickness
限元的方法研究了风窗玻璃受头部冲击后的裂纹
前言
起裂,并进行了相应的参数化分析。而文献[6]中
则利用扩展有限元的方法成功地模拟了风窗玻璃
在人车碰撞事故中,汽车风窗玻璃是行人主要辐射裂纹与环形裂纹的扩展过程,并通过改变冲击
致伤源之
冲击产生的玻璃裂纹蕴含了丰速度和冲击物质量等参数来观察裂纹扩展的变化
富的信息:既可以据此分析风窗玻璃的力学特性,规律。然而,对于PVB夹层玻璃动态裂纹扩展的
从而对风窗玻璃的优化设计提供依据,还可分析碰实验研究却很少。
撞信息,将其应用于事故重现。因此,研究风窗
近几年来,对复合材料裂纹扩展的实验研究已
玻璃在受冲击条件下的裂纹扩展特点非常必要。逐渐成为热点0?。文献[11中利用焦散线方法
关于PVB夹层玻璃动态断裂的传统研究方法主要结合高速摄影对PMMA(有机玻璃)进行了单条裂纹
局限于数值模拟方面48。文献[9]中利用传统有的动态扩展研究,捕捉了裂纹的加减速状态,同时测
*国家自然科学基金(11102099)资助。
原稿收到日期为2013年4月26日,修改稿收到日期为2013年6月2日。