[发明专利]一种夹层玻璃产品的结构优化方法

说明书

本发明涉及一种夹层玻璃产品的结构优化方法，属于夹层玻璃技术领域，解决了现有技术无法有效克服夹层玻璃动态失效的问题。该方法包括如下步骤：建立包括夹层玻璃产品初始结构、冲击头的物理试验模型；通过所述冲击头对所述夹层玻璃产品施加垂直于玻璃板面、且不同速度大小的冲击，获得裂纹尖端的动态应力强度因子‑裂尖位置曲线，以及应力波对裂纹尖端的作用时间；根据所述曲线、应力波对裂纹尖端的作用时间，获得夹层玻璃产品产生动态裂纹的临界条件，进而获得临界条件下冲击物的速度、质量，判定所述速度、质量是否满足设计需求，如果不满足，调整夹层玻璃属性以及厚度，重复上述步骤，直到满足需求为止，完成结构优化。

技术领域

本发明涉及夹层玻璃技术领域，尤其涉及一种夹层玻璃产品的结构优化方法。

背景技术

夹层玻璃产品是由硬脆的玻璃材料和软韧的中间层高聚物材料经高温高压形成的特殊层合板结构。由于其具有优异的透光性、可成型性及耐冲击性，夹层玻璃成为极具潜力的透明保护材料，并已广泛应用于汽车风挡玻璃和建筑幕墙玻璃中。

在外部冲击作用下，夹层玻璃中会产生微裂纹，并逐渐延伸最终导致夹层玻璃失效。为了更有效地利用夹层玻璃作为透明保护材料，需要全面研究其在冲击条件下的裂纹扩展行为，从而采取措施避免夹层玻璃产品动态失效。目前，尚无有效的技术能够克服夹层玻璃的动态失效。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种夹层玻璃产品的结构优化方法，用以解决现有技术无法有效克服夹层玻璃动态失效的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种夹层玻璃产品的结构优化方法，包括如下步骤：

建立包括夹层玻璃产品初始结构、冲击头的物理试验模型；

在所述物理试验模型中，通过所述冲击头对所述夹层玻璃产品施加垂直于玻璃板面、且不同速度大小的冲击，获得裂纹尖端的动态应力强度因子-裂尖位置曲线，以及应力波对裂纹尖端的作用时间；

根据所述动态应力强度因子-裂尖位置曲线、应力波对裂纹尖端的作用时间，获得夹层玻璃产品产生动态裂纹的临界条件，进而获得临界条件下冲击物的速度、质量，判定所述速度、质量是否满足设计需求，如果不满足，调整夹层玻璃属性以及厚度，重复上述步骤，直到满足需求为止，完成结构优化。

上述技术方案的有益效果如下：动态应力强度因子(DSIF)作为裂纹驱动力的一个关键参数，用于表征裂纹尖端应力应变场的强度，能够解释裂纹机理分析中的裂纹扩展行为。裂纹扩展过程中应力波的传播会对夹层玻璃在冲击载荷下的开裂响应产生显著影响。因此，上述技术方案通过获取动态裂纹扩展过程中裂纹尖端DSIF以及应力波的传播情况，可以得到夹层玻璃动态裂纹扩展的临界条件，从而可以有效获取夹层玻璃的动态临界失效条件，有助于优化夹层玻璃结构形式，提升夹层玻璃的抗冲击性能，并可以采取避免夹层玻璃失效的有效措施。

基于上述方法的进一步改进，建立包括夹层玻璃产品初始结构、冲击头的物理试验模型，包括如下步骤：

获取夹层玻璃产品初始结构的尺寸、材料参数，建立夹层玻璃产品初始仿真模型；

在夹层玻璃产品的夹层玻璃上方预设位置处，建立冲击头仿真模型，保证冲击方向垂直于所述夹层玻璃表面；

设定冲击空间，建立包括所述夹层玻璃产品初始仿真模型、冲击头仿真模型、冲击空间的物理试验模型，划分网格，保证夹层玻璃的两玻璃层和中间层分别设置至少三层网格单元，完成物理试验模型的构建。

上述进一步改进方案的有益效果是：建立的物理试验模型是研究夹层玻璃冲击作用下裂纹扩展特性的重要工具。

进一步，所述获得裂纹尖端的动态应力强度因子-裂尖位置曲线，包括如下步骤：

运行所述物理试验模型，获得预设速度大小冲击对应的I、II和III型裂纹裂尖位置、尖端能量释放率和裂尖应力；