汽车风挡玻璃钢化成形的关键技术研究

论文摘要

汽车玻璃是构成车身的重要附件,设计向大曲面、双曲率、大球面发展,而通过试错的方法进行新产品的开发,已不能满足发展的需要。因此,深入研究汽车玻璃热弯钢化成形过程,结合有限元数值模拟技术,建立一套完善的数值模型是具有重要理论价值和实际意义的。本论文对汽车玻璃热弯钢化成形过程完成了数值模拟及实验研究,并在此基础上,提出了循环位移补偿法求解汽车玻璃模具型面的方法。结合粘弹性材料的有限元理论,通过合理的模型简化,对汽车玻璃热弯成形过程进行了理论研究。用三维瞬态热传导理论和热力学耦合理论,建立了汽车玻璃冷却钢化阶段的有限元数学模型。本文以大型通用有限元分析软件ANSYS为平台,以wgl450_R后挡风玻璃产品为例,对汽车玻璃热弯成形过程和冷却钢化过程进行了数值模拟研究,获得了汽车玻璃在经过压制、落模、回弹、钢化各阶段的变形和应力应变分布情况。并通过对实际产品测试结果和数值模拟结果进行对比分析,论证了数值模拟的精度和可信度。基于汽车玻璃成形数值模拟技术的成果,参考板料成形模具型面补偿回弹的方法,利用ANSYS的后处理和三维CAD软件UG的曲面造型功能,提出了汽车玻璃模具型面循环位移补偿法。并总结了使用循环位移补偿法设计汽车玻璃模具型面的方法,为汽车玻璃模具型面设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 汽车玻璃成形工艺
• 1.2.1 汽车玻璃简介
• 1.2.2 热弯钢化玻璃成形工艺
• 1.3 国内外汽车玻璃生产现状
• 1.4 国内外汽车玻璃成形的研究现状
• 1.5 选题意义及研究内容
• 1.5.1 选题意义
• 1.5.2 研究内容
• 第2章 汽车玻璃热弯钢化成形数值模拟的基本理论
• 2.1 汽车玻璃热弯钢化成形特点分析
• 2.2 玻璃材料粘弹性理论
• 2.2.1 粘弹性材料性质
• 2.2.2 玻璃材料粘弹性力学本构模型
• 2.3 粘弹性有限元理论
• 2.3.1 一维粘弹性增量应力应变问题
• 2.3.2 三维粘弹性增量应力应变问题
• 2.3.3 粘弹性有限元方程
• 2.4 热弯过程数值模拟的关键理论
• 2.4.1 求解算法选择
• 2.4.2 接触问题
• 2.4.3 摩擦问题
• 2.4.4 回弹问题
• 2.5 钢化过程数值模拟的关键理论
• 2.5.1 求解算法选择
• 2.5.2 三维瞬态温度场分析计算的基本理论
• 2.5.3 基于热粘弹性理论的热力耦合分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 汽车玻璃热弯成形的数值模拟
• 3.1 玻璃热弯成形的数值模拟过程
• 3.1.1 实体建模
• 3.1.2 网格划分
• 3.1.3 材料模型
• 3.1.4 工况及边界条件
• 3.1.5 求解过程
• 3.2 模拟结果
• 3.3 实验验证
• 3.3.1 弯曲深度验证
• 3.3.2 回弹率验证
• 3.4 工艺参数对汽车玻璃回弹的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 汽车玻璃冷却钢化的数值模拟
• 4.1 玻璃冷却钢化的数值模拟过程
• 4.1.1 实体建模与网格划分
• 4.1.2 材料模型
• 4.1.3 工况及边界条件
• 4.1.4 求解过程
• 4.2 模拟结果
• 4.2.1 温度场
• 4.2.2 应力场
• 4.3 实验验证
• 4.3.1 数模外形验证
• 4.3.2 应力测定验证
• 4.4 本章小结
• 第5章 汽车玻璃模具型面设计流程
• 5.1 板料成形模具型面补偿回弹的方法
• 5.2 汽车玻璃模具型面循环位移补偿法
• 5.3 循环位移补偿法求汽车玻璃模具型面的算例
• 5.3.1 数值模型
• 5.3.2 补偿模具型面过程
• 5.4 汽车玻璃模具型面设计思路
• 5.5 本章小结
• 结论
• 附录
• 参考文献
• 攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介