汽车玻璃开裂机理分析及优化设计.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.004汽车玻璃开裂机理分析及优化设计勾玉涛，刘景亮，李爽（华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳110141）摘要：通过分析玻璃自身内应力、生产工艺缺陷及外部应力的冲击，剖析造成汽车风挡玻璃开裂的可能因素。特别应用强度理论对玻璃内应力的产生与扩散形式进行了分析，利用有限元法分析了车身局部刚度及模态频率较低对汽车玻璃开裂的影响，并提出降低汽车玻璃破裂率的解决方案。关键词：夹层玻璃；开裂；应力；模态分析；优化中图分类号：U462.1文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)08-08-04Ana

2、lysisofautomotiveglass'crackingmechanismandoptimaldesignGouYutao,LiuJingliang,LiShuang(BrillianceAutomotiveEngineeringResearchInstitute,LiaoningShenyang110141)Abstract:Byanalyzinginternalstressoftheglass,theproductionprocessdefectsandtheimpactofexternalstress,possiblefactorscausingt

3、hecrackofcarwindshieldsarestudied.Thetheoryofstrengthisespeciallyappliedtoanalyzetheformationanddiffusionmodeoftheinternalstressoftheglass.Thelocalrigidityofthecarbodyandlowmodefrequencyalsoinfluenceonthecrackofautomotiveglass,whichisanalyzedbyfiniteelementmethod.Andthewaytoreduceth

4、ecrackofautomotiveglassiscarriedout.Keywords:laminatedglass;crack;stress;modalanalysis;optimizeCLCNO.:U462.1DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)08-08-04方案。引言1、汽车玻璃自爆因素分析汽车玻璃是直接关系到乘客安全的重要零部件。如果出现开裂现象更会严重威胁驾驶员的安全，并且风挡玻璃的维1.1玻璃自身因素修工时及难度也相对较大。为深入研究玻璃开裂的静态特性玻璃在成型过程中是一种经高温熔融、冷却而固化的非[1

5、]及破坏机理，文献从玻璃杂质的应力释放所引起的自爆现晶态产品。由于模具因素、加热参数的影响，会造成不同区[2]象做了深入分析，文献应有有限元法仿真验证了外力冲击域产生温度梯度的不同，最后形成玻璃内部热应力。玻璃表对玻璃的破坏现象。面及边缘面与空气接触冷却速度相对内部较快，因结构收缩本文中，针对某款汽车前风挡玻璃发生批次性开裂现象，而产生压应力层，内部则形成了平衡表面压应力的张应力层。且均为夹层玻璃的外片、下边缘面起开裂。以此为案列，从如图1、图2所示，分别为局部玻璃热应力示意图及厚度方玻璃自身材料与内应力入手，并通过排查以车身刚度及模态向截面a-a应力分布图。

6、为主的外界因素，分析玻璃开裂的潜在因素并提出优化设计图1中A区域就是风挡玻璃成型过程中托架模具与玻璃接触的地方，受模具温度影响，此处玻璃表面的冷却速度相作者简介：勾玉涛，就职于华晨汽车工程研究院。对较慢，所以形成较小压力层，成为内部张应力最大处。9汽车实用技术2017年第8期1.2外部因素玻璃所承受的机械应力是指对其能产生应力冲击或引起内应力变化的外力作用。若受到的机械应力过大，就会直接造成玻璃的破裂。风挡玻璃接收机械应力的因素有很多，其中玻璃周围的车身局部刚度不足是主要风险点。如图3所示，图1局部断面内部热应力示意图为案例车的白车身加装风挡及周围件后，利用C

7、AE分析手段[5]进行模态分析。图2厚度方向截面a-a应力层分布图玻璃也会因其中存在结石、条纹或化学成分不均匀而产生结构应力。结构应力中属硫化镍结晶物(NiS)所产生的应力[3]对玻璃开裂的影响最大。其相变温度在379ºC，不同于一般物质热胀冷缩的特性，硫化镍从高温状态的α-NiS六方晶系转变为低温状态β-NiS三方晶系过程中，伴随出现2%-4%图3车身模态分析的体积膨胀。玻璃在加热成型过程中，硫化镍全部转化为高分析中，60Hz频率内模态为4阶，其中第4阶局部模态温相，在随后的冷却过程中，高温相来不及转变为低温相，最明显，此时振动频率为56.0Hz。由仿真结果

8、易知，如车辆从而被冻结在玻璃基体内部。