臺灣博碩士論文加值系統

本文以有限元素法模擬玻璃面板經強化後殘留在玻璃表面的壓縮應力，並分析其對玻璃面板的剛性、彎曲應力及落球衝擊、落下衝擊的影響。
透過靜態的熱應力模擬玻璃面板的表面殘留應力；以四點彎曲模擬，分析玻璃表面殘留應力對彎曲應力的影響；透過自然頻率分析了解玻璃面板經強化後的剛性變化；另外，以動態的落球及落下衝擊模擬，分析玻璃面板表面殘留的壓應力對衝擊過程的破壞應力的影響。 研究中以ANSYS Workbench做靜態力學模擬分析，並以ANSYS/LS-DYNA做動態的模擬分析。分析中需同時將表面殘留應力以預應力方式做為初始應力條件及過程中的負載之一，因此需透過ANSYS/LS-DYNA的隱式-到-顯式的序列分析方式。
研究結果顯示在熱應力模擬過程透過內、外層溫度差1075℃時可模擬出玻璃面板表面具有700MPa的壓縮應力；強化後的玻璃剛性因表面殘留壓應力而變低；玻璃表面的殘留壓應力可抵消彎曲破壞產生的表面張應力；也能有效地抵銷落球及落下衝擊的破壞應力。

This article describe that the simulation of residual compressive stress on the surface of strengthened glass panel by Finite Element Method (FEM), and to analyze the effect on the rigidity, bending stress, ball drop impact and drop impact with residual stress. Use static analysis with ANSYS to simulate the residual stress on glass panel surface, simulate 4-point-bending test to analyze the effect of bending stress with surface residual stress, the natural frequency analysis to know the rigidity change of glass panel after strengthening. Impact stress is discussed using dynamitic analysis through ANSYS/LS-DYNA with ball drop and drop impact simulation to understand the effect of surface residual stress. During the simulation, the surface residual stress shall be set as pre-stress, therefore, need to use implicit-to-explicit type in ANSYS/LS-DYNA.
The result shows that through the thermal stress simulation use ∆t=1075 ℃could obtain 700 MPa residual compressive stress on glass panel surface; The rigidity of strengthened glass panel changed to be lower compare with before; the residual compressive stress could balance the tensile stress during bending and drop impact.

目錄

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第 一 章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 文獻回顧 2
1.4 研究步驟及內容 6
第 二 章 觸控玻璃面板介紹 8
2.1 手機觸控玻璃的應用 8
2.1.1 智慧型手機及觸控玻璃面板結構介紹 8
2.1.2 觸控面板結構及原理 10
2.2 觸控面板玻璃強度 11
2.2.1 玻璃的強度 12
2.2.2 葛里菲斯裂紋 12
2.2.3 玻璃的亞表面層 12
2.3 主應力及破壞理論 13
2.3.1 主應力 13
2.3.2 破壞理論 13
2.4 玻璃強化製程簡 14
2.4.1 物理強化 15
2.4.2 化學強化 16
第 三 章 基本理論 18
3.1 有限元素法 18
3.1.1 三維實體元素Solid 164 18
3.1.2 ANSYS/LS-DYNA顯式及隱式動態分析演算法 24
3.2 模擬預應力的方式 28
3.3 自然頻率分析 30
第 四 章 觸控玻璃面板有限元素分析 35
4.1 表面預應力模擬 36
4.1.1 規格要求及玻璃性能 37
4.1.2 預應力模擬有限元素模型 38
4.1.3 收斂性分析 39
4.1.4 負載設定 42
4.1.5 模擬結果 43
4.1.6 討論 47
4.2 4點彎曲測試(4PB) 48
4.2.1 4PB有限元素模型 50
4.2.2 負載設定 51
4.2.3 模擬結果與分析 51
4.2.4 討論 57
4.3 自然頻率分析 57
4.3.1 無預應力自然頻率及模態分析 59
4.3.2 有預應力自然頻率及模態分析 62
4.3.3 不同預應力大小對自然頻率之影響 66
4.3.4 不同預應力層深度(DOL)大小對自然頻率之影響 67
4.4 落球試驗模擬 67
4.5 落下衝擊模擬 73
第 五 章 結論與展望 80
5.1 結論 80
5.2 展望 81
參考文獻 82

參考文獻


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