[发明专利]一种用于车辆碰撞评估的夹层玻璃有限元建模方法

说明书

本发明公开了一种用于车辆碰撞评估的夹层玻璃有限元建模方法，其步骤包括：使用壳单元建立外层界面、内层界面的有限元模型，并均赋以无属性空材料，对厚度定义；使用薄膜单元建立玻璃胶层有限元模型，将其厚度定义为参数，并赋以粘弹性材料；使用壳单元建立外层玻璃、内层玻璃的有限元模型，并均赋以玻璃材料，对厚度定义；建立撞击中心点的应变能密度的有限元失效模型，并定义延迟断裂算法，将临界应变能密度Ec和撞击中心点到玻璃边界的最小距离d定义为参数；当夹层玻璃壳单元最大主应力超过断裂应力σ时，激活延迟断裂算法；当延迟断裂算法获得的平均应变能密度超过临界应变能密度Ec时，夹层玻璃壳单元发生失效。

技术领域

本发明涉及一种有限元建模方法，尤其涉及一种夹层玻璃有限元建模方法。

背景技术

近年来，随着新版行人保护法规草案的修改，法案中增加了前风挡玻璃的保护范围，在2023CNCAP以及CIASI2.0法规中考虑了更大的前风挡玻璃评价范围，由此各大汽车制造厂商也开始逐步提高对于行人安全保护的重视程度。

在通常情况下，车辆的前风挡玻璃一般使用夹层玻璃来制造，夹层玻璃是一种新型的复合结构，由两层或多层平板玻璃间夹一层或多层透明的高分子聚合物胶层例如PVB复合而成，在受到剧烈的冲击载荷时，即使玻璃碎裂，碎片也会粘连在中间胶层上，不会飞溅出去，从而保证了乘员的安全性。

在汽车行人保护法规碰撞模拟计算中，传统建模方法通常使用3层壳单元建立前风挡玻璃模型，并通过定义临界应变下的单元消除来模拟玻璃的失效，但是由于前风挡玻璃中间存在PVB胶层，即使在玻璃达到失效条件之后，也并不会出现单元的消失，并仍然对于撞击的头部由一定的支撑力。

因此，现有技术中简单的利用单元删除法进行前风挡玻璃的模拟，很难得到玻璃面板破坏时裂纹的产生和破裂时的弹性损伤(张量)真实情况。为了更加准确的模拟夹层玻璃受到高速冲击时候的性能以及对行人头部的作用力，获得更加精确可靠的模拟仿真结果，亟需获得一种高精度的车辆的前风挡玻璃的模型，以协助模拟检测。

基于此，本发明期望获得一种用于车辆碰撞评估的夹层玻璃有限元建模方法，采用该夹层玻璃有限元建模方法可以精准地模拟夹层玻璃在高速碰撞中的物理属性，进而可以大大提高模型的运算精度，使得仿真结果中车辆的评价更加精确可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于车辆碰撞评估的夹层玻璃有限元建模方法，采用该夹层玻璃有限元建模方法可以精准地模拟夹层玻璃在高速碰撞中的物理属性，进而可以大大提高模型的运算精度，使得仿真结果中车辆的评价更加精确可靠。

此外，采用本发明所述的夹层玻璃有限元建模方法非常有利于节约样车成本，并且可以极大提高汽车研发效率，其具有良好的推广应用前景。

为了实现上述目的，本发明提出了一种用于车辆碰撞评估的夹层玻璃有限元建模方法，其包括步骤：

使用壳单元建立外层界面有限元模型，将其厚度定义为参数，并赋以无属性空材料；

使用壳单元建立外层玻璃有限元模型，将其厚度定义为参数，并赋以玻璃材料；

使用薄膜单元建立玻璃胶层有限元模型，将其厚度定义为参数，并赋以粘弹性材料；

使用壳单元建立内层玻璃有限元模型，将其厚度定义为参数，并赋以玻璃材料；

使用壳单元建立内层界面有限元模型，将其厚度定义为参数，并赋以无属性空材料；

建立撞击中心点的应变能密度的有限元失效模型，并定义延迟断裂算法，其中将临界应变能密度Ec定义为参数，撞击中心点到玻璃边界的最小距离d被定义为参数；

当夹层玻璃壳单元的最大主应力超过断裂应力σ时，激活延迟断裂算法；

当延迟断裂算法计算获得的平均应变能密度超过临界应变能密度Ec时，夹层玻璃壳单元发生失效。