支撑物对全钢化真空玻璃的抗冲击性能模拟研究

全钢化真空玻璃因其具备优异的隔声、节能、安全性能而被人们广泛关注，但其抗冲击性能及其冲击失效形式有待人们进一步深入研究。通过ANSYS仿真平台建立落球冲击全钢化真空玻璃的显示动力学模型并进行冲击仿真，研究相同间距下不同支撑物类型和支撑物不同排布方式下落球冲击全钢化真空玻璃的抗冲击性能。结果表明采用环型支撑物的全钢化真空玻璃抗冲击性能最好，采用圆球型支撑物的全钢化真空玻璃抗冲击性能最差；支撑物呈正三角形排布的全钢化真空玻璃的抗冲击性能最好，支撑物呈正六边形排布的全钢化真空玻璃的抗冲击性能最差。

玻璃在钢化后其表面形成正压力层，使其强度大大提高，对比同等厚度的普通玻璃，钢化玻璃的抗弯强度提升了2~3 倍，抗冲击性能提升了2~4 倍，而且其破碎后的碎片小，无锐角，大大提高了其安全性能[1] [2] [3]。全钢化真空玻璃是新一代真空玻璃，它不仅具有真空玻璃隔声降噪、保温节能等优异性能，更具备良好的力学性能，属于安全玻璃的一种[4] [5]。

国内外诸多学者对玻璃的抗冲击性能进行了研究。缪宏等[6]通过试验发现随着激振器发出激振力频率的不断增加，真空平板玻璃的动态响应呈现先增大后减小的趋势，并在50 Hz 的时候出现共振现象， 动态响应达到峰值。高帅等[7]通过钢化真空玻璃落球仿真发现，冲击点在支撑物附近，钢化真空玻璃的冲击失效概率最大；冲击点在2 个支撑物中间部位，钢化真空玻璃的冲击失效概率最小。王木飞等[8]通过分别采用单元删除法、DG-PD 和M-PD 三种方法研究平板玻璃冲击作用下的裂纹扩展规律。朱禹翰等[9]通过对81 组物理钢化玻璃进行碎裂试验，对最终裂纹损伤模态进行统计分析， 并结合Voronoi 形态方法对钢化玻璃的裂纹形态进行表征。然而，在研究真空玻璃抗冲击性能的影响因素时，支撑物类型对抗冲击性能影响的研究却很少。在钢化真空玻璃的实际应用中，选用较好的支撑物类型，能提高其产品的吸收能，提高抗冲击性能。在全钢化真空玻璃的推广应用方面，一定程度上对建筑安全性能起到了积极作用。

2. 全钢化真空玻璃冲击理论 全钢化真空玻璃是一种弹脆性材料，在施加应力达到材料极限之前，构件表现为优良的弹性体，但当施加的应力达到弹性极限时，材料会出现裂纹，并迅速扩展，瞬间分裂为小块、无锐角的碎片。在此研究中假设全钢化真空玻璃是理想弹性体，并且默认当应力超过105 MPa 时及认定全钢化玻璃已经失效