近年来,汽车保有量迅猛增加,为国民日常生活带来便利的同时也造成人车碰撞事故的频繁发生。人车安全事故中,行人头部常常与机动车辆的前挡玻璃发生冲击碰撞现象,从而导致行人头部受到严重甚至致命的损伤。显然,对汽车风挡玻璃的冲击破坏特性进行深入研究具有重要工程意义。目前,研究该问题的方法主要有理论分析、试验研究与仿真分析三种。基于仿真分析方法的优越性,本文采用固有内聚力模型仿真分析方法研究汽车前挡玻璃的冲击破坏性能,以有效描述玻璃脆性材料的冲击破坏响应过程。在介绍双线性内聚力模型基本理论的基础上,本文通过编写程序实现所有玻璃有限单元公共界面处内聚力单元的添加,以建立适用于夹层玻璃板冲击破坏现象的固有内聚力模型。然后,使用有限元商业软件LS-DYNA仿真分析落锤冲击夹层玻璃板的过程。夹层玻璃板的裂纹形态分布和落锤冲击加速度的仿真与试验结果呈现良好的一致性,验证了内聚力模型仿真分析方法的有效性。构建假人头型有限元模型并依据相关标定实验进行验证后,建立了包含内聚力模型的汽车风挡玻璃冲击破坏分析用有限元模型,进行了假人头型与汽车风挡玻璃冲击破坏仿真分析。仿真分析结果与对应冲击试验结果的良好一致性,进一步确认了基于内聚力模型的有限元方法在行人保护评价方面的有效性。同时,还采用单元删除法仿真分析汽车风挡玻璃的冲击破坏过程,并与内聚力模型方法得到的假人头型加速度、汽车风挡玻璃破碎裂纹形态、假人头部损伤值进行对比分析。结果表明,内聚力模型方法得到的仿真分析结果与冲击试验结果呈现更好的一致性。基于固有内聚力模型的有限元仿真方法,本文还仿真研究了模型化方法(网格依赖性与内聚力模型刚度)和风挡玻璃材料物性(玻璃破坏强度、PVB膜剪切模量以及玻璃与PVB膜界面间的黏合强度)对汽车风挡玻璃冲击破坏动态响应的影响。综上所述,经过实验检验的基于内聚力模型的有限元仿真方法,将为包括假人头型冲击汽车风挡玻璃的行人保护评价与汽车风挡优化设计提供有效的仿真分析手段,研究工作具有重要的工程应用价值。