基于DEM/FEM的人车碰撞事故前挡玻璃破坏特性及头部损伤评价研究

本项目基于我们长期以来对夹层玻璃破坏特性、离散元与有限元耦合方法的研究成果，研究玻璃破坏仿真模型、开发离散元与有限元接触算法、开发人车碰撞所需相关材料模型、实现并行计算等手段，开发人车碰撞事故前挡玻璃破坏特性及行人头部损伤评价仿真软件，仿真分析假人头型与前挡玻璃碰撞过程并获得良好的与实验结果的一致性，以实现人车碰撞过程的准确高效仿真。

本项目旨在开发离散元与有限元耦合 (DEM/FEM) 算法，并将其应用于汽车风挡玻璃的冲击破坏仿真分析中。我们开发了两种DEM/FEM算法，分别为颗粒离散元与有限元耦合算法及块体离散元与有限元耦合算法。针对颗粒离散元与有限元耦合算法，我们在前期研究成果的基础上完成了任意耦合算法、4点耦合算法和动态耦合方法的理论研究、软件开发和实验验证，完善了自主开发的仿真分析软件CDFP (combined discrete/finite element program) 的求解功能；对于块体离散元与有限元耦合算法，我们完成了三维聚合破坏模型和接触算法的理论研究、软件开发和实验验证，获得了有效快捷的脆性材料冲击破坏现象的数值分析方法和仿真分析软件FEP-Fracture (A finite element program for impact fracture analysis)。此外，本项目开发了可调高应变拉伸试验装置，对PVB材料物性随应变速度变化规律进行了系统研究。以上成果为包括前挡玻璃冲击破坏现象在内的脆性材料破坏仿真研究提供了新的方法和手段。作为本项目的延伸，基于颗粒离散元与有限元耦合算法的成果，我们还开展了越野车辆沙地路面行驶性能的研究，并开发了一种高效、稳健的散体颗粒离散元与有限元接触算法。. 到目前为止，共发表论文15篇，其中SCI源刊论文11篇，EI源刊论文3篇，获得发明和实用新型专利各1个；拟投及审稿中论文3篇、申报发明专利1个，申报软件著作权2个。