近年来,随着经济的不断发展,我国汽车保有量迅猛增长,为人们日常生活带来便利的同时也导致交通事故频繁发生,包括人车碰撞以及高速公路上前车坠物撞击后车的事故,研究汽车前风挡玻璃的力学性能对于交通事故中弱势道路使用者和车内乘员的生命安全十分重要。目前,国内外研究人员主要通过理论分析、实验验研究以及仿真分析三种方法研究汽车前风挡玻璃的冲击破坏特性。本文基于单元删除方法,模拟冲击破坏过程中玻璃的裂纹产生和扩展过程,仿真分析了PVB夹层风挡玻璃在刚性冲击子冲击下的破坏响应,为汽车前风挡玻璃的设计优化提供参考。本文首先分析了PVB材料模型,并根据研究中使用的冲击速度选择了应变率为118/s的PVB应力应变曲线,建立了玻璃材料模型的破坏准则,根据其脆性破坏特征,选择非局部失效准则模拟夹层玻璃未发生失效的纯弹性阶段,并采用基于断裂能的模型Ⅰ和材料剪切剩余状态的模型Ⅱ表示玻璃失效后的裂纹扩展行为。然后建立了落球冲击夹层玻璃的有限元模型,使用ABAQUS有限元软件对建立的模型进行计算,并进行了相应的落球冲击试验。通过调整玻璃的失效应力和失效应变,确定了与试验结果误差最小的失效判据。并对冲击过程中夹层玻璃裂纹的扩展情况进行分析,确定了所建立的模型的可靠性。通过对汽车前风挡玻璃曲率进行简化,建立了汽车风挡玻璃冲击破坏有限元模型,对刚性冲击子与汽车风挡玻璃的撞击过程进行仿真分析,讨论了网格依赖性的影响,发现以冲击点为中心的辐射状网格划分更加适合模拟冲击过程中风挡玻璃的裂纹分布状态。根据所建立的汽车风挡玻璃有限元模型,分别讨论了不同玻璃钢化程度、玻璃厚度、中间层PVB厚度和风挡玻璃曲率对冲击子最大加速度、冲击子最大位移和风挡玻璃吸能比率的影响。通过仿真分析,发现风挡玻璃的力学性能随着玻璃钢化程度和玻璃厚度的增加而线性提升,而随着中间层PVB厚度和风挡玻璃曲率的增大呈现先增大后减小的趋势。最后利用Box-Behnken实验设计方法建立了汽车风挡玻璃参量的函数预测方程,通过仿真计算验证了函数方程预测的准确性。为汽车风挡玻璃的优化设计提供有效的仿真分析手段。