汽车玻璃钢化冷却过程数值模拟分析

作     者：侯超荣 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：史艳国

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：汽车玻璃 钢化冷却 本构方程 数值模拟 正交实验 

摘      要：汽车玻璃属于汽车重要的部件,其制造要求非常严格且成形过程非常复杂。目前人们对其钢化冷却过程的认识几乎仍然停留在经验主义层面,而实际生产制造主要是依靠试错法。汽车玻璃的钢化冷却过程作为玻璃成形的重要阶段,影响着成品的机械性能。因此,对汽车玻璃钢化冷却过程进行研究并建立准确的有限元模型具有重要的意义。论文首先对汽车后风挡玻璃的加工工艺流程进行了实地调研,通过分析汽车玻璃成形模具进一步了解钢化玻璃生产过程,同时针对汽车玻璃钢化冷却过程中影响钢化效果的主要因素进行讨论。为了准确定义玻璃的材料特性,对玻璃材料的力学特性、热学特性以及温度—黏度特性曲线进行了分析和研究。结合工厂实际生产过程,最终将汽车玻璃材料定义为粘弹性固体。结合恒温下粘弹性材料的结构模型,引入温度变量求解出变温条件下的粘弹性材料本构模型。结合流体流动基本控制方程、三维瞬态温度场能量方程和热力学耦合理论,建立汽车玻璃冷却钢化阶段的数学模型。研究选用大型通用商用有限元软件作为仿真平台。参考文献中实验数据,对汽车玻璃的材料进行了准确的定义。然后通过合理简化模型、网格划分、定义边界条件对模型进行热流固耦合,求解汽车玻璃在冷却过程中的温度场,将求解结果与结构进行热力耦合,求解汽车玻璃应力场。最后通过正交实验法分析各工艺参数对玻璃钢化质量的影响,对汽车玻璃钢化工艺进行了优化,并将分析结果与实际生产结果进行对比,证明了模拟仿真的可靠性。