夹层玻璃通常为两块普通钙钠玻璃及一层聚乙烯醇缩丁醛(PVB)膜片经高温高压黏合而成的三明治复合材料结构。尽管它是一种简单的复合材料,但是广泛应用于汽车及建筑领域。作为汽车的重要部件之一,汽车风挡玻璃冲击破坏特性的研究对于行人保护、事故再现及风挡玻璃的设计具有重要的意义。目前学者们普遍采用理论分析、试验研究及数值仿真分析等三种手段研究这一问题。考虑到数值仿真分析方法的优越性,本文系统地研究了基于聚合模型的有限元仿真分析方法。首先,针对玻璃材料在法向和切向破坏过程中能量释放率的不同,将一种考虑了裂纹路径依赖性的二维非固有聚合模型扩展到三维用于描述玻璃材料的破坏。采用了一种基于相邻关系的紧凑高效的拓扑数据结构(命名为Top S)以存储和更新脆性破坏过程中有限单元网格的信息。然后,考虑到脆性材料破坏过程中的接触特性,提出了一种高效的全局接触搜索算法和一种稳健的局部接触算法。该全局搜索算法包括常规搜索和动态搜索两个步骤。常规搜索采用一种名为LC-Grid的线性搜索算法;基于LC-Grid的动态搜索的提出可高效地确定由于裂纹的产生及扩展而新产生的潜在接触对。在局部接触算法中,考虑了两种基本的接触形式:点面接触和边边接触。所提出的局部接触算法可避免在模拟脆性材料破坏时可能发生的接触力突变的问题,且两种接触形式均可采用内外算法进行判定。通过几个简单的数值算例验证了所提出的接触算法的有效性。此外,耦合了上述提及的非固有聚合模型和局部接触算法以考虑聚合模型在混合加载模式下的单侧和摩擦滑移效应。最后,提出了一个夹层玻璃的有限元模型。在该模型中,有限单元类型采用六面体单元,且使用固有聚合模型描述玻璃与PVB膜间的黏结。PVB材料的非线性特性采用Mooney-Rivlin本构模型描述。仿真分析了夹层玻璃梁的冲击破坏现象,并将仿真结果与相应的试验结果进行对比,定性地验证了所提出模型的有效性。此外,数值地研究了夹层玻璃中玻璃裂纹产生的机理及PVB膜和黏性对玻璃裂纹的影响。仿真分析了夹层玻璃板在落锤冲击下的破坏现象,观测到玻璃的两种主要裂纹形式:径向裂纹和环向裂纹。仿真分析得到的裂纹形式及冲击力时间历程曲线与相应的试验结果吻合一致,验证了本文提出的算法在夹层玻璃冲击破坏仿真分析中的有效性。基于以上提出的算法,使用Fortran 90/95编程语言开发了适用于汽车夹层玻璃及其它脆性材料冲击破坏仿真分析的有限元求解器,FEP-Fracture。