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基于ANSYS玻璃退火过程中应力的模拟分析

作　者: 李潮洋
导　师: 张景超
学　校: 燕山大学
专　业: 光学
关键词: 浮法玻璃 ANSYS有限元软件温差永久应力暂时应力
分类号: TQ171
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 43次
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内容摘要

玻璃在形成过程中，内部应力的变化情况十分复杂，会在退火过程中形成暂时应力和永久应力。其应力的大小与分布均匀程度，会直接影响玻璃的质量。论文中对玻璃应力的研究，对于提高玻璃生产效率有重要的现实意义。本文从理论上分析了退火过程中内应力的形成原因及过程，利用基于有限元算法的ANSYS软件，建立了浮法玻璃的数值模型，模拟了玻璃退火过程中内应力的形成规律，计算出了应力值的大小。论文的主要研究内容如下：首先，介绍了玻璃退火理论和松弛理论，分析了玻璃在退火过程中暂时应力、结构应力与永久应力的形成原因，给出了暂时应力和永久应力的计算公式。其次，基于ANSYS有限元法，建立了玻璃的弹性体数值模型。根据玻璃的成分和退火窑有关数据，推导出了模拟退火过程中结构应力所需要的玻璃参数属性和边界条件。同时模拟了残余温差应力，并与结构应力叠加，计算出了玻璃完成退火后永久应力的大小。最后，根据实际生产过程中玻璃的一些基本材料属性，模拟了实际生产过程中玻璃在退火C区的情况。计算出在C区退火过程中玻璃沿厚度的降温曲线和应力大小，并得到提高退火质量的方法。给出了在退火窑C区中玻璃符合工业实际操作的退火理论值。这对实际玻璃退火工艺的改进和提高有一定的指导意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 研究背景、目的和意义  9-10
  1.2 浮法玻璃的退火工艺  10-12
    1.2.1 退火的定义和目的  11
    1.2.2 退火窑 A 区  11
    1.2.3 退火窑 B 区  11-12
    1.2.4 退火窑 C 区  12
  1.3 玻璃的退火理论  12-13
  1.4 论文的研究内容与结构安排  13-15
第2章退火过程应力的理论分析  15-26
  2.1 引言  15
  2.2 玻璃退火理论  15-18
    2.2.1 Maxwell 退火公式  15
    2.2.2 Adams-Williamson 退火理论  15-16
    2.2.3 变温条件下的退火理论  16-18
  2.3 永久应力与暂时应力  18-19
    2.3.1 永久应力  18
    2.3.2 暂时应力  18-19
  2.4 退火的上下限温度  19-20
  2.5 温差应力与结构应力  20-21
    2.5.1 温差应力理论  20-21
    2.5.2 结构应力理论  21
  2.6 热应力分析  21-24
    2.6.1 热传导  22-23
    2.6.2 热对流  23-24
  2.7 边界条件与初始条件  24
    2.7.1 三类边界条件  24
    2.7.2 初始条件  24
  2.8 本章小结  24-26
第3章基于 ANSYS 有限元软件的模拟计算  26-38
  3.1 引言  26
  3.2 基本理论  26-30
    3.2.1 有限元软件模拟实质  26-27
    3.2.2 永久应力的计算理论  27-30
  3.3 模型的建立  30-31
  3.4 退火应力的数值模拟  31-37
    3.4.1 退火过程中温度的变化  31-33
    3.4.2 退火速度对应力的影响  33-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章 C 区退火应力的模拟计算  38-47
  4.1 引言  38
  4.2 模型的建立  38-39
  4.3 不存在温差情况的数值模拟  39-41
  4.4 存在温差情况的数值模拟  41-45
  4.5 本章小结  45-47
结论  47-49
参考文献  49-52
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  52-53
致谢  53-54
作者简介  54

基于ANSYS玻璃退火过程中应力的模拟分析

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