浮法玻璃成形过程的计算机仿真模型研究

论文摘要

机制平板玻璃自问世以来,产生了诸多的生产方法,其中浮法工艺是目前世界上最先进的生产方法。浮法成形工艺的普及率和发展水平已成为当今世界上衡量一个国家平板玻璃技术水平的重要标志。数十年来,世界上许多国家和机构投入大量人力和物力研究浮法工艺关键技术,并不断取得重大突破。由于国外技术封锁等原因,国内浮法生产工艺水平与国际先进水平有不小差距。其中浮法玻璃成形设备锡槽落后现象尤为突出,其结构参数与玻璃带在锡槽内成形过程的工艺参数的控制还停留在经验和人工调整的水平上。通过生产实践,逐渐加深对工艺特点的认识,利用计算机技术对复杂的玻璃成形过程进行模拟仿真,实验研究成形过程关键工艺参数之间的联系具有重要现实意义。基于此,本课题进行了相关工作。在学习掌握浮法玻璃成形工艺的基础知识基础上,结合湖北省武汉市某玻璃厂一条650t/d级浮法线实际生产情况,建立锡槽内玻璃带仿真模型,利用有限元分析工具ANSYS对玻璃带温度场进行数值模拟,研究玻璃带流动形态及温度分布变化。文中对不同厚度的玻璃进行了实验,分析数据结果得出成形过程关键参数的规律,对比分析生产数据验证了该仿真模型的正确性,最后设计实现浮法玻璃成形过程分析软件SSFF （Simulation System for Forming process of Float-glass）,实现成形过程的计算机仿真及工艺参数优化,对实际生产有一定的参考和指导意义。浮法玻璃成形过程是一个复杂的粘塑性变形及传热过程,论文利用计算机数值计算与仿真技术对该过程的模拟研究是在做了大量简化基础上进行的。今后将结合锡液、保护气体、玻璃带组成整体锡槽模型进行研究,论文为建立熔窑、锡槽及退火窑这一整套浮法玻璃生产模型分析系统奠定了基础,旨在将计算机应用于浮法玻璃工艺研究,为推动中国浮法工艺发展做出一份贡献。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本课题研究的意义及内容
• 1.3.1 课题研究的意义
• 1.3.2 课题研究的内容
• 第2章 浮法工艺及计算机仿真基础理论
• 2.1 浮法工艺概述
• 2.2 浮法玻璃生产过程
• 2.3 计算机仿真技术基础
• 2.4 计算机数值模拟方法
• 2.4.1 有限元法
• 2.4.2 有限差分法
• 2.4.3 两种方法的比较
• 2.5 有限元分析工具ANSYS
• 2.5.1 ANSYS简介
• 2.5.2 ANSYS程序求解的步骤
• 第3章 浮法玻璃成形过程的仿真模型
• 3.1 浮法玻璃流动及传热特点
• 3.1.1 浮法玻璃流动特点
• 3.1.2 浮法玻璃传热特点
• 3.2 锡槽内浮法玻璃带模型
• 3.2.1 玻璃带模型简化
• 3.2.2 玻璃带实体模型
• 3.3 玻璃带成形过程数值模拟
• 3.3.1 有限元建模
• 3.3.2 施加载荷及求解
• 3.3.3 运算结果后处理
• 3.4 玻璃带温度场优化
• 3.4.1 优化分析文件
• 3.4.2 优化分析结果
• 第4章 浮法玻璃成形过程仿真系统设计
• 4.1 系统概要设计
• 4.2 系统详细设计
• 4.2.1 参数化建模模块
• 4.2.2 热分析模块
• 4.2.3 温度场优化模块
• 4.2.4 用户信息管理模块
• 4.2.5 数据库设计
• 4.3 运行效果图
• 第5章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录:攻读硕士学位期间发表的学术论文