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第28 卷 第1 期 农 业 工 程 学 报 Vol.28 No.1 202 2012 年 1 月 Transactions of the CSAE Jan. 2012 冰雹冲击下温室玻璃破损情景数值模拟 丁 敏，施旭栋，周 蕊，邓小环，蒋秀根※ （中国农业大学水利与土木工程学院，北京 100083） 摘 要：为研究温室玻璃的抗冰雹冲击性能，该文采用ANSYS/LS-DYNA 软件建立了温室玻璃和随机冰雹的有限元模型。 考虑冰雹的随机性，模拟了冰雹冲击温室玻璃的全过程；得到了不同粒径冰雹对温室玻璃的破损效果；研究了冰雹对不 同厚度、不同平面尺寸、不同支撑情况的温室玻璃的破损效果；同时，对温室玻璃的抗雹性能进行了评估。结果表明： 玻璃板受冰雹群冲击时的破损效果不等于单个冰雹冲击时的简单叠加；4 mm 厚的玻璃板基本可以满足大部分玻璃温室的 抗雹要求；温室玻璃板长宽比取值建议在 1.5 左右；通过控制玻璃板支撑条件来提高温室玻璃板的抗冲击性能并不可靠； 保证冰雹冲击时玻璃板的整体稳定性，使主体结构不出现大跨度裂纹而形成较大碎片，应是玻璃温室抗雹设计的主要目 标。该研究可为温室抗冰雹设计提供参考。 关键词：玻璃，冲击试验，破损容限，抗雹性能，数值模拟 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.01.036 中图分类号：TU261 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2012)-01-0202-06 丁 敏，施旭栋，周 蕊，等. 冰雹冲击下温室玻璃破损情景数值模拟[J]. 农业工程学报，2012，28(1)：202－207. Ding Min, Shi Xudong, Zhou Rui, et al. Numerical simulation on damage behavior of greenhouse glass under hail impact[J]. Transactions of the CSAE, 20 12, 28(1): 202 －207. (in Chinese with English abstract) 近年来，国内外许多涉及玻璃温室结构的安全性 0 引 言 问题，如温室结构可靠度设计、温室结构抗风性能设 近年来强对流天气的频繁发生给玻璃温室提出了极 [4-8] 计 等都已得到较好解决，但关于玻璃温室结构抗雹 大挑战：北京绝大部分地区冰雹年发生概率在70% 以上， 性能的研究至今尚未见文献报道，也未见有可行的解 主要分布在北部、东部和西部地区，其中冰雹发生概率 决方法。 [1-3] 最大的是西北部地区，高达90% 以上 。冰雹来袭之时， 本文采用 ANSYS/LS-DYNA 软件建立有限元模 玻璃温室覆盖玻璃一旦发生破碎，便会造成巨大的经济 型，模拟冰雹冲击温室玻璃过程，通过控制冰雹的粒 损失，因而在现有条件下，系统研究玻璃温室覆盖玻璃 径和速度观察冰雹对温室玻璃破坏模式的影响，评估 抗雹性能并给出其合理评价具有重要意义。 温室玻璃的抗雹性能，并为今后温室玻璃抗雹设计标 目前国内玻璃温室所承受的荷载基本分为两大类： 准的制定提供参考。 恒载和活载。在结构方案确定以后，恒载随即确定。玻 1 有限元模型 璃温室在荷载计算时考虑的活荷载主要有雪荷载、