平板玻璃在爆炸载荷下的损伤数值模拟

作     者：陶传赟 刘俊林 唐小松 石新未 郑宇 

作者机构：南京理工大学智能弹药技术国防重点学科试验室 北京特种工程设计研究院 

出 版 物：《兵器材料科学与工程》 (Ordnance Material Science and Engineering)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主　　题：平板玻璃 爆炸载荷 近场动力学 裂纹扩展 数值模拟 冲击波 

摘      要：平板钠钙玻璃为常见建筑材料，研究其在爆炸冲击波下的裂纹扩展规律和损坏具有重要的科学意义。本文通过建立数值模型，考虑材料的本构关系、边界条件、载荷作用方式等，模拟爆炸载荷的传播过程，将得到的载荷信息作为输入数据，结合近场动力学方法（PD），模拟玻璃结构在爆炸载荷下的响应过程。结果表明：用近场动力学法（PD）进行数值模拟时，明显形成了环状裂纹和径向裂纹，且边框处有大量玻璃碎片飞溅，表明PD算法可有效模拟玻璃破碎过程；冲击波负压阶段对结果影响很小，在数值模拟时可忽略不计；在相同的爆心距下，随TNT质量的增加，玻璃碎片的抛撒速度越大；当冲击波超压峰值相同时，随爆心距的增加，冲击波的正压作用时间和比冲量都增加；玻璃碎片的最高速度与爆心距接近线性关系，平板玻璃的毁伤阈值为0.052 MPa。