夹层玻璃受冲击作用响应试验研究及有限元分析
发布时间：2022-02-05 06:53
玻璃材料由于因为其独特的透明性、耐久性以及优良的力学性能而被广泛应用于各类建筑物中,其中由两片或多片玻璃,在特殊工艺处理后经由中间胶层材料粘结制备而成的夹层玻璃,同时具有玻璃材料的优良力学性能和胶层材料良好的延性和吸能性,在现代建筑中扮演了越来越重要的角色。但是玻璃在冲击下典型的脆性破坏特征给夹层玻璃结构的设计和使用以及冲击模拟带来了一系列棘手的问题。近几年新出台的欧洲地区结构设计规范系列对绝大多数传统结构承载材料进行了说明,但缺乏玻璃结构相关设计信息。直到最近,欧洲规范编制委员会才通过并开始制定一套专门针对玻璃结构设计的规范,但目前仍缺乏玻璃抗冲击相关设计信息。本文旨在基于夹层玻璃材料本构关系和基础力学理论的研究,对其在硬物冲击作用下的安全性能进行系统的分析和研究。文章首先介绍了对夹层玻璃力学性能理论现有计算方法、国内外夹层玻璃设计规范及试验测试和数值模拟研究现状,随后设计和实施了夹层玻璃受硬物冲击试验,并对试验结果展开分析,最后建立夹层玻璃受冲击有限元模型,通过对典型样本和工况下的模拟结果和试验结果进行对比,验证模型准确性,进而利用该模型分析玻璃面板材料、厚度、胶层材料、夹层玻璃边...
【文章来源】：上海交通大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
夹层玻璃结构示意图
4(b) 驳接点支式图 1-2 夹层玻璃边界支撑示意图Fig.1-2 Laminated glass boundary support condition(a) edged clamped; (b) bolted 夹层玻璃力学性能研究综述建筑夹层玻璃是由一定数量的单片玻璃经由各玻璃原片之间的有机结而构成(图 1-1)，中间有机层常用 PVB 胶片和 SGP 胶片。脆性突和延展性优良的胶片相结合，使夹层玻璃具有很高的抗冲击性能和安全性能，不同的损伤状况如图 1-3 所示。玻璃发生破坏大多数情况下属于脆性断裂，当面板内部出现拉应力时坏主要为拉断，当面板内部集中为压应力时，主要出现剪切破坏，玻抗压强度比抗拉程度大十倍左右。
(a)玻璃片脱落 (b)夹层玻璃断裂 (c)玻璃断裂但不脱落图 1-3 夹层玻璃受到冲击作用后的损伤状况Fig.1-3 Failure state of laminated glass on impacta) glass pieces detach; (b) laminated glass fractures; (c) glass breaks but no detach occu分析玻璃受冲击作用的响应时，可将其破坏过程分为三个阶段研究：破坏前的弹性阶段，其次时裂纹出现、裂缝产生的阶段，最后是裂纹扩[4]。玻璃较为典型的宏观破坏类型时劈裂断裂，即当玻璃出现第一个裂口时，在裂纹尖端或契口表面产生一个最大应力： = (式中： 为冲击破坏后玻璃表面首次产生的契口长度； 为冲击破坏后面首次出现的裂纹尖端曲率半径，当 = 时， = (裂纹开始快速扩展，进而导致玻璃结构整体的断裂。其中 为断裂应界应力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]玻璃幕墙面板损伤开裂有限元分析[J]. 李家栋,吕凤悟,马锦明. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]爆炸作用下夹层玻璃幕墙动力响应试验研究[J]. 张其林,陶志雄,王勋,陈峻,谢步瀛. 建筑结构学报. 2013(04)
[3]点支式夹层玻璃幕墙爆炸试验研究及有限元分析[J]. 陈素文,朱晨光,李国强,葛杰. 建筑结构学报. 2012(12)
[4]四边简支夹层玻璃承载性能理论和试验研究[J]. 王勋,张其林,陶志雄,陈俊,陈峻. 建筑结构. 2012(02)
[5]胶片性能对夹层玻璃抗穿透能力的影响[J]. 欧迎春,臧曙光,陈记寿,吴云龙,邱岩,马眷荣. 武汉理工大学学报. 2010(22)
[6]台风致碎片运动及其对围护结构冲击破坏分析[J]. 宋芳芳,欧进萍. 工程力学. 2010(07)
[7]胶层厚度和耐湿老化对夹层玻璃中PVB胶与玻璃界面粘结性能的影响[J]. 万德田,包亦望,田莉,赵华,庞世红. 门窗. 2010(02)
[8]表面处理剂对无机-有机夹层玻璃粘结性能研究[J]. 冯海兵,刘益环. 武汉理工大学学报. 2009(22)
[9]冲击载荷作用下平板玻璃穿孔机理[J]. 方维凤,余晓青. 振动与冲击. 2007(01)
博士论文
[1]基于聚合模型的汽车风挡玻璃冲击破坏现象研究[D]. 陈顺华.华南理工大学 2016
硕士论文
[1]SGP高应变率本构及点支式夹层玻璃幕墙爆炸响应研究[D]. 姚峰峰.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于FEM/DEM的头部撞击挡风玻璃的仿真方法研究[D]. 陈虎.华南理工大学 2011
[3]三维离散元法的研究及其在汽车玻璃冲击破坏问题中的应用[D]. 雷周.湖南大学 2007
本文编号：3614774
【文章来源】：上海交通大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
夹层玻璃结构示意图
4(b) 驳接点支式图 1-2 夹层玻璃边界支撑示意图Fig.1-2 Laminated glass boundary support condition(a) edged clamped; (b) bolted 夹层玻璃力学性能研究综述建筑夹层玻璃是由一定数量的单片玻璃经由各玻璃原片之间的有机结而构成(图 1-1)，中间有机层常用 PVB 胶片和 SGP 胶片。脆性突和延展性优良的胶片相结合，使夹层玻璃具有很高的抗冲击性能和安全性能，不同的损伤状况如图 1-3 所示。玻璃发生破坏大多数情况下属于脆性断裂，当面板内部出现拉应力时坏主要为拉断，当面板内部集中为压应力时，主要出现剪切破坏，玻抗压强度比抗拉程度大十倍左右。
(a)玻璃片脱落 (b)夹层玻璃断裂 (c)玻璃断裂但不脱落图 1-3 夹层玻璃受到冲击作用后的损伤状况Fig.1-3 Failure state of laminated glass on impacta) glass pieces detach; (b) laminated glass fractures; (c) glass breaks but no detach occu分析玻璃受冲击作用的响应时，可将其破坏过程分为三个阶段研究：破坏前的弹性阶段，其次时裂纹出现、裂缝产生的阶段，最后是裂纹扩[4]。玻璃较为典型的宏观破坏类型时劈裂断裂，即当玻璃出现第一个裂口时，在裂纹尖端或契口表面产生一个最大应力： = (式中： 为冲击破坏后玻璃表面首次产生的契口长度； 为冲击破坏后面首次出现的裂纹尖端曲率半径，当 = 时， = (裂纹开始快速扩展，进而导致玻璃结构整体的断裂。其中 为断裂应界应力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]玻璃幕墙面板损伤开裂有限元分析[J]. 李家栋,吕凤悟,马锦明. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]爆炸作用下夹层玻璃幕墙动力响应试验研究[J]. 张其林,陶志雄,王勋,陈峻,谢步瀛. 建筑结构学报. 2013(04)
[3]点支式夹层玻璃幕墙爆炸试验研究及有限元分析[J]. 陈素文,朱晨光,李国强,葛杰. 建筑结构学报. 2012(12)
[4]四边简支夹层玻璃承载性能理论和试验研究[J]. 王勋,张其林,陶志雄,陈俊,陈峻. 建筑结构. 2012(02)
[5]胶片性能对夹层玻璃抗穿透能力的影响[J]. 欧迎春,臧曙光,陈记寿,吴云龙,邱岩,马眷荣. 武汉理工大学学报. 2010(22)
[6]台风致碎片运动及其对围护结构冲击破坏分析[J]. 宋芳芳,欧进萍. 工程力学. 2010(07)
[7]胶层厚度和耐湿老化对夹层玻璃中PVB胶与玻璃界面粘结性能的影响[J]. 万德田,包亦望,田莉,赵华,庞世红. 门窗. 2010(02)
[8]表面处理剂对无机-有机夹层玻璃粘结性能研究[J]. 冯海兵,刘益环. 武汉理工大学学报. 2009(22)
[9]冲击载荷作用下平板玻璃穿孔机理[J]. 方维凤,余晓青. 振动与冲击. 2007(01)
博士论文
[1]基于聚合模型的汽车风挡玻璃冲击破坏现象研究[D]. 陈顺华.华南理工大学 2016
硕士论文
[1]SGP高应变率本构及点支式夹层玻璃幕墙爆炸响应研究[D]. 姚峰峰.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于FEM/DEM的头部撞击挡风玻璃的仿真方法研究[D]. 陈虎.华南理工大学 2011
[3]三维离散元法的研究及其在汽车玻璃冲击破坏问题中的应用[D]. 雷周.湖南大学 2007
本文编号：3614774
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