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問題描述

PVB玻璃中間含有PVB（聚乙烯醇縮丁醛）夾層，在沖擊時(shí)具有優(yōu)異的吸能及粘附玻璃碎片的特性。現(xiàn)在根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，進(jìn)行鋼球與玻璃的碰撞分析。鋼球與以1m/s的速度撞擊玻璃，通過仿真確定撞擊過程中玻璃的變形和受力變化。

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問題分析

這是一個(gè)典型的碰撞事件，時(shí)間短暫，只有5毫秒，需要使用顯式動(dòng)力學(xué)分析模塊。建模時(shí)鋼球與玻璃間有很小的間隙，直接給指定的初速度。

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分析過程

1.創(chuàng)建顯式動(dòng)力學(xué)分析系統(tǒng)。

2.設(shè)置材料屬性：根據(jù)下表中所示的參數(shù)，建立兩種材料類型

表1      材料參數(shù)

類型	彈性模量(MPa)	泊松比
Windows	100000	0.23
PVB	280	0.495

3.創(chuàng)建幾何模型：使用SCDM建立幾何模型，模型如下圖所示，玻璃魚PVB的厚度關(guān)系見下表。因?yàn)镻VB與玻璃膠粘中一起，在分析時(shí)，采用同一PART，共享拓?fù)湫问健?/span>

4.設(shè)置連接關(guān)系：玻璃夾層之間直接共享拓?fù)洌瑹o需建立接觸對(duì)連接，只需要指定鋼球與玻璃間的相互作用關(guān)系即可

5.劃分網(wǎng)格：采用多域網(wǎng)格劃分形式，設(shè)置玻璃各夾層網(wǎng)格大小為2mm，劃分好網(wǎng)格如下圖所示。

6.設(shè)置邊界條件：對(duì)玻璃底部四個(gè)邊界施加固定約束，給定鋼球的初始速度為1m/s。

7.求解：計(jì)算時(shí)間為0.005s

8.結(jié)果后處理：提取出整體及各部分的應(yīng)力隨時(shí)間的變化曲線以及各部分應(yīng)力分布情況。

圖1  整體應(yīng)力變化曲線

圖2  接觸力變化

圖3  最大等效應(yīng)力云圖

圖4  位移云圖

圖5  PVB層應(yīng)力云圖

圖6  玻璃層應(yīng)力云圖

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結(jié)論

1. 碰撞沖擊后產(chǎn)生“震蕩”耗散能量。

2. 每一層最大應(yīng)力值都發(fā)生在碰撞瞬間。玻璃層應(yīng)力值最大，PVB層應(yīng)力值較小。

3. 主要是因?yàn)閵A層玻璃受沖擊時(shí)，玻璃表現(xiàn)為彈性段內(nèi)的脆性失效。對(duì)于PVB，則主要表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)拉伸下的大變形。

4. 本次計(jì)算未考慮材料非線性影響。

來源：ANSYS學(xué)習(xí)與應(yīng)用公眾號(hào)，版權(quán)歸作者所有。