【摘 要】
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随着汽车需求量和对舒适安全性的要求不断提升,汽车产业对汽车安全玻璃的热弯成形质量提出了更高的要求。利用有限元模拟分析汽车安全玻璃热弯成形过程已成为进一步提高成形玻璃质量的重要手段。在汽车安全玻璃的热弯成形过程中,玻璃原片与模具之间存在着特殊的摩擦行为,并且其对回弹有着重要影响。本文基于汽车安全玻璃热弯成形的工艺过程,自主设计开发了一台用于测量高温条件下汽车安全玻璃与模具材料之间摩擦系数的高温摩擦试
【基金项目】
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中央引导地方科技发展项目(2008L3001);
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随着汽车需求量和对舒适安全性的要求不断提升,汽车产业对汽车安全玻璃的热弯成形质量提出了更高的要求。利用有限元模拟分析汽车安全玻璃热弯成形过程已成为进一步提高成形玻璃质量的重要手段。在汽车安全玻璃的热弯成形过程中,玻璃原片与模具之间存在着特殊的摩擦行为,并且其对回弹有着重要影响。本文基于汽车安全玻璃热弯成形的工艺过程,自主设计开发了一台用于测量高温条件下汽车安全玻璃与模具材料之间摩擦系数的高温摩擦试验机;利用高温摩擦试验机进行高温摩擦实验,并测量其摩擦系数,揭示了汽车安全玻璃在高温条件下与模具材料的摩擦磨损机理;并基于不同温度下测得的摩擦系数进行有限元软件ABAQUS数值模拟,明确了摩擦行为对汽车安全玻璃回弹的影响机制。论文的主要内容有:(1)基于滑动摩擦学基本原理,设计研发了高温摩擦试验机,实现了玻璃试件的快速加热、实验数据的同步采集、实时显示和摩擦实验的便捷操作。高温摩擦试验机由高温加热装置、数据采集与处理系统、控制系统和机械加载装置等组成。通过试验机构的动态响应、平稳性和可靠性以及高温摩擦实验检测,结果证明试验机满足设计要求。(2)基于高温摩擦试验机,研究了玻璃试件和模具材料之间在不同拉动速度和不同温度下的摩擦磨损机理,并测得了不同条件下的摩擦系数。随着温度的增加,摩擦表面的磨粒磨损逐渐变得严重,摩擦系数不断增加。当温度达到650℃时,甚至出现了严重的撕裂现象,平均摩擦系数达到0.668,且增幅明显;在速度较低条件下磨损剥离相对轻微,而随着相对运动速度的增大,磨损剥离情况更加严重,摩擦系数增大,但增幅较小。(3)利用多物理场耦合的非线性有限元分析计算,将不同温度条件下的摩擦系数作为摩擦条件带入模拟设置中,利用有限元软件对汽车安全玻璃热弯成形过程进行模拟仿真,获得整个成形过程的模拟结果,即回弹量和内应力大小。结果表明,汽车安全玻璃的最大回弹量为2.735mm,最大内应力为77.8234GPa。模拟得到的计算结果与实际结果量误差为5.34%。进一步研究了成形速度对回弹的影响,通过修正摩擦系数极大提高了数值模拟的准确性,为进一步提高汽车玻璃的成形质量提供了指导。
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