TP蓋板玻璃強(qiáng)度分析.ppt

1、TP封面玻璃強(qiáng)度分析，結(jié)構(gòu)部CAE小組，主要內(nèi)容，2，玻璃強(qiáng)度介紹研究目的和意義實(shí)驗(yàn)條件及模擬模型結(jié)果和分析結(jié)論工具書(shū)，主要內(nèi)容，3，玻璃強(qiáng)度介紹研究目的和意義實(shí)驗(yàn)條件及模擬模型結(jié)果和分析結(jié)論工具書(shū)，玻璃微裂紋，智能手機(jī)屏幕變大，玻璃成為整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要結(jié)構(gòu)之一，在破壞性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，整體機(jī)械跌落測(cè)試將成為T(mén)P蓋子影響玻璃實(shí)際強(qiáng)度的因素：(例如，存儲(chǔ)環(huán)境、表面加工、樣品大小、機(jī)械劃痕、內(nèi)部缺陷(氣泡、缺席)等)。牙齒中微裂紋的存在對(duì)玻璃的實(shí)際強(qiáng)度影響最大的1，2微裂紋的原因可以概括為內(nèi)部缺陷、表面反應(yīng)和表面磨損，但對(duì)強(qiáng)度影響很大的主要是玻璃外部表面的微裂紋1。玻璃微裂紋的產(chǎn)生，玻璃表面玻

2、璃圓盤(pán)是用熔融流出法或浮選工藝準(zhǔn)備的。新準(zhǔn)備的玻璃的自然表面微裂紋數(shù)目極小，大小減少了小的機(jī)械加工，薄的研磨、拋光，表面微裂紋的大量生產(chǎn)環(huán)境大氣中的H2O，在玻璃表面發(fā)生了應(yīng)力腐蝕，微裂紋3，5，玻璃邊緣加工，包括切割、拋光，拋光，特別是玻璃機(jī)械切削，邊緣大的微裂紋2環(huán)境大氣中產(chǎn)生了H2O，玻璃表面發(fā)生了應(yīng)力腐蝕優(yōu)質(zhì)拋光，玻璃表面的高質(zhì)量拋光高質(zhì)量拋光和啞光玻璃原板的強(qiáng)度差異可達(dá)10P%左右。通常，上下表面經(jīng)過(guò)精細(xì)整理，變薄后，微裂紋大小小，數(shù)量小。邊緣由于加工，與玻璃表面相比，裂縫大小大，數(shù)量相對(duì)多，因此，必須關(guān)注邊緣裂紋情況、玻璃微裂紋的發(fā)生。TP罩玻璃是玻璃原板化學(xué)增加后得到的化學(xué)增強(qiáng)法

3、。在一定溫度下將玻璃浸入高溫熔鹽中。玻璃中的堿金屬離子和熔鹽中的堿金屬離子因擴(kuò)散而徐璐交換。使玻璃表面(邊緣)牙齒形成一定厚度的壓力應(yīng)力層，使壓力應(yīng)力層不容易擴(kuò)大裂縫，從而提高玻璃的強(qiáng)度。1，6，7，化學(xué)強(qiáng)化玻璃，國(guó)際大型工廠(chǎng)TP玻璃參數(shù)CS700MPa DOL40um CT介于40 80Mpa之間，每個(gè)主要供應(yīng)商TP玻璃主要是鋁硅酸鹽玻璃。但是，CS值不能無(wú)限大。根據(jù)CS和CT之間的關(guān)系(如下所示)，隨著CS的增大，CT值也在增加，玻璃“自爆炸”的概率也在增加，如果CT值大于玻璃的固有強(qiáng)度，玻璃將自行爆炸。由于邊微裂紋大小大于曲面，因此如果DOL值大于邊微裂紋大小最大值，則DOL對(duì)曲面和DO

4、L值小于邊裂紋大小最大值將對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生重大影響。7，8，化學(xué)強(qiáng)化玻璃，化學(xué)強(qiáng)化玻璃表面和邊理論允許的強(qiáng)度，F(xiàn):失敗應(yīng)力KIC/(Y*c):受玻璃固有強(qiáng)度、微裂紋大小最大值和結(jié)束曲率半徑的影響。無(wú)論裂紋數(shù)如何，CS:表面厚度和裂紋形式等因素都與邊緣強(qiáng)度、X和DOL、CT以及裂紋形式等因素有關(guān)。化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度的影響因素很多，不能用具體公式測(cè)定。CT對(duì)玻璃強(qiáng)度的影響相關(guān)材料，T表示玻璃厚度，化學(xué)強(qiáng)化玻璃，TP玻璃的應(yīng)力值與構(gòu)件厚度的平方成反比(根據(jù)7)。如果厚度不同的兩塊玻璃的最大載荷能力(外部沖擊能力)牙齒必須相同，則厚度較小的玻璃應(yīng)提高允許的強(qiáng)度值。假設(shè)厚度為0.7mm的TP玻璃的允許強(qiáng)度值為7

5、00MPa，則不同厚度玻璃的允許強(qiáng)度值為9，提高TP玻璃的允許強(qiáng)度的方法如下表所示。在一定范圍內(nèi)，通過(guò)提高CS值，可以提高曲面和邊加工的質(zhì)量，減小裂紋大小的最大值，增加裂紋端點(diǎn)的曲率半徑，制造商可以根據(jù)不同的強(qiáng)化過(guò)程控制CS、CT和DOC。在對(duì)牙齒三個(gè)茄子數(shù)字的控制中，每個(gè)制造商相對(duì)成熟，在滿(mǎn)足三個(gè)茄子關(guān)系的前提下(根據(jù)前面的公式)，可以控制三個(gè)茄子數(shù)字的大小8 TP玻璃表面和邊緣的裂紋分布。根據(jù)各個(gè)工廠(chǎng)的加工水平，受各個(gè)工廠(chǎng)的加工設(shè)備和加工工藝的影響。上述因素共同影響TP玻璃的允許強(qiáng)度值。對(duì)于TP玻璃，頂部和底部表面經(jīng)過(guò)細(xì)微拋光和變薄后，微裂紋尺寸變小，邊緣由于加工而比玻璃表面產(chǎn)生的裂紋尺寸

6、變大。玻璃邊的強(qiáng)度低于曲面強(qiáng)度?？傊瑢?duì)于整個(gè)玻璃，邊失敗強(qiáng)度低于曲面失敗強(qiáng)度。在整個(gè)機(jī)器的自由落體實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，TP玻璃的失效大部分是由于邊緣裂紋的力擴(kuò)展。用戶(hù)實(shí)際使用過(guò)程中，TP玻璃的實(shí)效性包括邊緣裂紋力擴(kuò)展、表面裂紋擴(kuò)展等。因此，玻璃的表面強(qiáng)度和邊緣強(qiáng)度，10，市場(chǎng)上發(fā)生的TP玻璃破裂案例，11，邊緣微裂紋力擴(kuò)展，裂紋起始來(lái)源，表面微裂紋力擴(kuò)展，整個(gè)機(jī)械扭轉(zhuǎn)引起的裂紋，主要內(nèi)容，12，玻璃強(qiáng)度介紹研究目的和意義實(shí)驗(yàn)條件及模擬模型結(jié)果和分析結(jié)論工具書(shū)，研究因此，研究TP罩玻璃的模擬失效判定牙齒文章通過(guò)對(duì)0.69mm和0.6mm厚的TP蓋子玻璃的跌落沖擊實(shí)驗(yàn)、4點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)及相應(yīng)的模擬模擬，得出

7、了TP蓋子玻璃相應(yīng)實(shí)驗(yàn)條件下的失效應(yīng)力(變形)，并可作為后續(xù)相關(guān)破壞性實(shí)驗(yàn)?zāi)M中失效判斷的替代依據(jù)。牙齒文章還分析了不同厚度玻璃的落球沖擊強(qiáng)度和四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度的差異，為后續(xù)TP玻璃的選擇提供了依據(jù)。如上所述，TP玻璃強(qiáng)度受CS、CT、DOL、裂紋分布等因素的影響，根據(jù)制造商示例，這些數(shù)字不一致。本論文使用的樣品來(lái)自其他制造企業(yè)，因此，本論文獲得的強(qiáng)度數(shù)據(jù)是在一定的樣品條件下獲得的，沒(méi)有普遍性，主要內(nèi)容為，14，玻璃強(qiáng)度介紹研究目的和意義實(shí)驗(yàn)條件及模擬模型結(jié)果和分析結(jié)論工具書(shū)，尺寸測(cè)量，本論文使用的玻璃樣品為康寧2319，較小的強(qiáng)化工藝為相關(guān)技術(shù)資料，玻璃原版的=基礎(chǔ)，化學(xué)強(qiáng)化后玻璃的U樣品商為廣

8、州星光和惠州比亞迪T069玻璃樣品5pcs，通過(guò)三維測(cè)量測(cè)量測(cè)量三維尺寸，平均，為125*59*0.7(墨水厚度0.01，玻璃實(shí)際厚度0.69)。墨水對(duì)強(qiáng)度影響不大，因此在后續(xù)模擬中，玻璃的總厚度為0.69，計(jì)算T060玻璃采樣5pcs，使用三維測(cè)量厚度進(jìn)行平均。0.6，15、T069和T060玻璃樣例中的CS、DOL值使用表面應(yīng)力計(jì)測(cè)量，CT值通過(guò)CS和DOL值根據(jù)前面的公式計(jì)算。如下表所示的測(cè)試結(jié)果表明，T069和T060玻璃示例CS平均差異80.2MPa，CS價(jià)值差異對(duì)強(qiáng)度結(jié)果有一定的影響。16，表面應(yīng)力測(cè)量，T069玻璃CT、DOL和CS值，T060玻璃CT、DOL和CS值，邊緣質(zhì)量，

9、17，但是如上圖所示，小型鋼化玻璃的邊緣質(zhì)量為大強(qiáng)度(ATT、TOL、OGS)玻璃邊緣強(qiáng)度值主要由玻璃邊緣加工質(zhì)量測(cè)試雙環(huán)強(qiáng)度：準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)試，玻璃表面強(qiáng)度表征，不受邊緣加工質(zhì)量影響的落球沖擊：動(dòng)態(tài)測(cè)試，玻璃表面沖擊強(qiáng)度表征整個(gè)機(jī)器自由落體過(guò)程中TP玻璃動(dòng)態(tài)移動(dòng)的過(guò)程，因此在牙齒實(shí)驗(yàn)中，使用落球沖擊測(cè)試來(lái)測(cè)量玻璃表面強(qiáng)度，因?yàn)闆](méi)有很好的動(dòng)態(tài)測(cè)試方法來(lái)表示玻璃的邊緣強(qiáng)度，所以在牙齒實(shí)驗(yàn)中，使用四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度值來(lái)測(cè)量玻璃的邊緣強(qiáng)度，18，測(cè)試方法4點(diǎn)彎曲強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，玻璃放置時(shí)支撐，桿柱垂直角玻璃實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用刷子整理支撐桿和桿柱的碎玻璃粒子，以免影響下一次實(shí)驗(yàn)時(shí)打碎玻璃。牙齒實(shí)驗(yàn)中使用的支撐桿跨度為40-

10、20。使用64-32跨度時(shí)，加載的位移力曲線(xiàn)不是線(xiàn)性的，公式和模擬計(jì)算值會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。如果玻璃厚度變薄，則應(yīng)減少齒槽的跨度。20、4點(diǎn)彎曲強(qiáng)度測(cè)試模擬模型，根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，將4點(diǎn)彎曲模型支撐和加壓裝置設(shè)置為剛體屬性玻璃，指定相應(yīng)的材料屬性玻璃單位類(lèi)型。C3D8I玻璃網(wǎng)格值0.8、第2層、4點(diǎn)彎曲模擬模型、21、下落球沖擊強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，玻璃平放在水平鐵塊上，鋼球以字典高度在玻璃中間下落到鋼球直徑30mm。質(zhì)量110g沖擊高度為從球底部到玻璃頂部的距離，22，自由落體沖擊強(qiáng)度測(cè)試模擬模型，將模擬模型中看到的距離設(shè)定為從玻璃頂部到0.05mm，根據(jù)字典設(shè)定的跌落高度計(jì)算牙齒點(diǎn)處球的初始速度，從而簡(jiǎn)化電

11、腦計(jì)算過(guò)程。將鋼球和地面設(shè)置為剛體屬性玻璃，然后指定相應(yīng)的材質(zhì)屬性玻璃單位類(lèi)型：C3D8I玻璃網(wǎng)格網(wǎng)格值0.8，級(jí)別4。跌落沖擊模擬模型，主要內(nèi)容，23，玻璃強(qiáng)度簡(jiǎn)介研究目的和意義實(shí)驗(yàn)條件及模擬模型結(jié)果和分析結(jié)論工具書(shū)，24，TP玻璃材料性能模擬驗(yàn)證(楊氏模量驗(yàn)證T069玻璃樣本6pcs，壓力1mm，記錄壓力后的載荷并求平均值)。25，4點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，4點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)值見(jiàn)下表。桿距離是玻璃破碎的距離。實(shí)測(cè)彈簧從設(shè)備傳感器中讀取值。失效應(yīng)力是根據(jù)以下公式計(jì)算的。其中，P表示載荷(實(shí)測(cè)彈簧)，L表示支承，T069玻璃四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)值，T060玻璃四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)值，四點(diǎn)彎曲模擬，26，四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)玻璃破碎時(shí)載

12、荷齒槽下壓力的平均值，玻璃的三維尺寸和玻璃的楊氏模量E(71.5GPa)值，模擬作為有限元模擬方法模擬結(jié)果與整個(gè)加載過(guò)程的力變位曲線(xiàn)吻合得很好?？梢栽赥069玻璃模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果、T060玻璃模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果、27、TP玻璃實(shí)驗(yàn)和模擬故障應(yīng)力、應(yīng)力云分布中看到。在四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)中，玻璃下表面的邊緣施加了最大拉伸應(yīng)力，邊緣微裂紋擴(kuò)大，產(chǎn)生玻璃，因此玻璃邊緣加工質(zhì)量對(duì)四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度值有很大影響。通過(guò)對(duì)T069玻璃故障時(shí)玻璃的應(yīng)力分布云、28、4點(diǎn)彎曲的分析，發(fā)現(xiàn)T069玻璃的實(shí)驗(yàn)和模擬故障應(yīng)力值誤差為5.03%，T060玻璃的實(shí)驗(yàn)和模擬值誤差為0.56%。誤差的原因包括實(shí)驗(yàn)本身。軟件自己的T069玻璃實(shí)驗(yàn)

13、實(shí)效性強(qiáng)度比T060高60MPa，T069玻璃模擬實(shí)效性強(qiáng)度比T060高93.1MPa的一張玻璃強(qiáng)度分析表明，TP玻璃的邊緣實(shí)效性強(qiáng)度受CS、CT、DOL、裂紋分布等因素的影響，但與厚度無(wú)關(guān)。在四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)中，玻璃下表面的邊緣施加了最大拉伸應(yīng)力，邊緣微裂紋擴(kuò)大，玻璃失效。(不考慮“尺寸效應(yīng)”2，3，理論上分析四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度與厚度無(wú)關(guān)。T069和T060玻璃邊失敗強(qiáng)度的主要原因是CS和邊加工質(zhì)量不匹配。需要注意的是，由于T060玻璃CS值比T069大小，因此估計(jì)T060邊加工質(zhì)量比T069玻璃差，在相同破壞強(qiáng)度的前提下，組件可承受的外力與組件厚度的平方成正比。如果T069玻璃壞了，外力為599.7

14、9N，如果T060玻璃壞了，外力為382.17N。理論上，兩個(gè)厚度接收的外力的比率關(guān)系為(0.692/0.62)=1.32，實(shí)際接收的外力的比率為599.79/382.17=1.47。設(shè)計(jì)時(shí)，為了使兩邊對(duì)外部沖擊的阻力相同，必須提高薄玻璃的邊緣允許強(qiáng)度值。四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)是準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)。大多數(shù)研究表明，實(shí)際整個(gè)機(jī)器下落是動(dòng)態(tài)過(guò)程，脆性材料在瞬態(tài)沖擊載荷下的斷裂強(qiáng)度比一般靜態(tài)強(qiáng)度高得多，一般瞬態(tài)應(yīng)力的峰值達(dá)到材料的靜態(tài)強(qiáng)度時(shí)不會(huì)出現(xiàn)裂紋。因此，本文在仿真中使用四點(diǎn)彎曲的準(zhǔn)靜態(tài)邊強(qiáng)度值作為動(dòng)態(tài)強(qiáng)度的基準(zhǔn)是不合理的，但是考慮到安全系數(shù)，從牙齒文檔中獲得的邊強(qiáng)度值仍然具有參考價(jià)值。上述實(shí)驗(yàn)中獲得的邊緣強(qiáng)度范

15、圍適用于小型鋼TP蓋子玻璃，但不適用于大型鋼(ATT、TOL或OGS)的TP玻璃。4點(diǎn)彎曲考慮了每個(gè)制造商的TP玻璃強(qiáng)化程度不一致和加工水平差異，并結(jié)合本文的模擬結(jié)果考慮了安全系數(shù)。在整個(gè)機(jī)械自由落體模擬過(guò)程中，小強(qiáng)化TP玻璃邊的最小失敗強(qiáng)度范圍為：4點(diǎn)彎曲結(jié)論，康寧2319玻璃的E在71.5GPa 4點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)目缍?，以確保加載的位移力曲線(xiàn)線(xiàn)性分布。(在我們的測(cè)試中使用20-40跨度)實(shí)驗(yàn)中，T069 4點(diǎn)彎曲強(qiáng)度值比T060大60MPa，模擬中4點(diǎn)彎曲強(qiáng)度比T060玻璃大93.1MPa。差異的主要原因是CS和邊緣加工質(zhì)量不匹配。理論分析中，玻璃邊的允許強(qiáng)度值與厚度無(wú)關(guān)。與CS、CT、DOL和邊裂紋分布有關(guān)。如果不同厚度的玻璃邊對(duì)外部沖擊具有相同的阻力，則必須通過(guò)增加薄玻璃的邊允許強(qiáng)度值來(lái)考慮安全系數(shù)。小強(qiáng)化TP玻璃邊的最小失敗強(qiáng)度范圍為，30。31，T069玻璃落球沖擊結(jié)果，每實(shí)驗(yàn)每玻璃新玻璃高度樣品10pcs，共80pcs，落球沖