基于热权函数技术的液晶玻璃热裂法切割研究

发布时间：2017-05-25 21:18

  本文关键词：基于热权函数技术的液晶玻璃热裂法切割研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液晶玻璃基板是液晶显示器的关键元件,现已普遍应用于监视器、电视机、笔记本电脑及通讯设备中。原始的液晶玻璃基板尺寸很大,而应用在显示屏的尺寸相对较小,所以在制作液晶显示屏的过程中涉及到对液晶玻璃基板的切割,并对它的切割质量及切割效率要求较高,因为它切割质量的好坏,直接影响到液晶显示器的显示效果及使用寿命。液晶玻璃属于脆性材料的范畴,具有硬度高、易碎等特点,加工比较困难。用传统的机械切割方法获得切割断面质量较差,且加工过程中施加的机械力还会对元器件造成内在的破坏,并在进行曲线切割时,加工工序复杂、成本高。而激光的热裂法切割能避免机械切割方法的不足,利用该方法获得的切割断面平直,并能够通过数控编程实现复杂的曲线切割,无需二次加工,可以大幅度的提高切割质量及切割效率。因此,研究液晶玻璃的热裂法切割技术,具有一定的工程实际意义。在分析总结国内外学者激光热裂法切割技术的基础上,本文利用热权函数技术研究了液晶玻璃的热裂法切割。热权函数法是利用热权函数与温度乘积的积分来求激光热源作用下裂纹尖端应力强度因子变化历程的一种方法。由于热权函数只与物体的几何形状及边界条件有关,与时间和载荷类型无关,因而在对激光切割液晶玻璃这类瞬态问题进行分析时,可以免除求每一瞬时作用下裂尖的应力强度因子所需作的有限元分析或边界元分析,使计算过程大大简化,计算效率得到极大提高。本文的主要内容可以分为如下几个方面:首先,从传热学、热弹性力学和断裂力学的基本理论方面分析了CO2激光切割过程中激光与被切割的液晶玻璃的作用机理、裂纹的扩展机理及扩展条件。其次,对权函数法求裂尖的应力强度因子的基本原理进行了介绍,进而引出热权函数法,并对其进行数值算法的推导及化简,接着对程序开发的步骤及开发过程中权函数及偏导数的有限元计算方法、数值积分计算方法进行了相应的研究,最终利用FORTRAN语言在ABAQUS环境下开发出I、II复合型裂纹热权函数法的程序系统。再次,利用ABAQUS有限元软件对激光的切割过程进行模拟,得到其切割过程中温度场的分布规律,并研究了激光切割参数对温度场的影响,为实际切割过程中激光参数的选取提供参考。运用热权函数技术求出激光切割液晶玻璃过程中裂纹尖端的应力强度因子的变化历程,从应力强度因子的角度研究热裂法的机理,进而利用该技术研究了激光参数、裂纹的长度、基板的尺寸、初始温度及边界条件对切割的影响。最后,通过正交试验法分析了激光功率、光斑半径及扫描速度对切割能力影响的大小,并通过实验验证了在激光热裂法切割液晶玻璃的过程中激光参数的选取对裂纹扩展的影响。
【关键词】：热权函数 液晶玻璃 应力强度因子 热裂法 激光
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN873.93
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 课题研究的背景和意义11-13
• 1.3 热裂法激光切割技术的国内外研究现状13-18
• 1.4 本课题的主要研究内容18-21
• 第2章 CO_2激光热裂法切割液晶玻璃的基本理论21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 激光的简介21-24
• 2.2.1 激光的特性及应用21-23
• 2.2.2 CO_2激光器的工作原理和特点23-24
• 2.3 热裂法切割液晶玻璃的传热学理论24-26
• 2.3.1 传热学的基本理论24
• 2.3.2 热传递的基本方式24-25
• 2.3.3 传热模型的边界条件25-26
• 2.4 热裂法切割液晶玻璃的热弹性力学的基本理论26-27
• 2.5 热裂法切割液晶玻璃的脆性断裂力学理论27-31
• 2.5.1 裂尖附近的应力场和位移场分析27-30
• 2.5.2 脆性材料应力强度因子断裂准则30
• 2.5.3 液晶玻璃材料的裂纹扩展方向的控制分析30-31
• 2.6 本章小结31-33
• 第3章 热权函数法的基本原理及数值积分算法33-51
• 3.1 机械权函数的基本原理33-35
• 3.2 综合权函数法的基本原理35-40
• 3.2.1 平面单一型裂纹的综合权函数法37-38
• 3.2.2 平面复合型裂纹的综合权函数法38-40
• 3.3 基于热权函数法的数值计算40-43
• 3.3.1 热权函数法的基本公式及计算格式40-41
• 3.3.2 权函数аU/аα及偏导数аΘ/аX的有限元计算方法41-43
• 3.4 热权函数法的数值积分计算43-45
• 3.5 应力强度因子计算系统的开发45-49
• 3.6 本章小结49-51
• 第4章 激光热裂法切割模型的建立和仿真分析51-59
• 4.1 引言51
• 4.2 有限元模型51-52
• 4.3 切割过程中温度场的分析52-56
• 4.3.1 切割过程中温度场的分布53-54
• 4.3.2 切割过程中温度的变化历程54-56
• 4.4 激光参数对温度的影响56-58
• 4.4.1 激光扫描速度对温度的影响56
• 4.4.2 激光功率对温度的影响56-57
• 4.4.3 光斑半径对温度的影响57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 基于热权函数技术的热裂法切割技术的研究59-75
• 5.1 裂尖的应力强度因子的变化过程59-60
• 5.2 激光参数对裂尖SIF的影响60-62
• 5.3 其它因素对裂尖应力SIF的影响62-67
• 5.3.1 裂纹长度对SIF的影响62-63
• 5.3.2 初始温度对SIF的影响63-64
• 5.3.3 边界条件对SIF的影响64-65
• 5.3.4 几何尺寸对SIF的影响65-67
• 5.4 正交设计法研究激光参数对裂尖SIF影响的主次顺序67-71
• 5.5 激光热裂法切割实验研究71-73
• 5.6 本章小结73-75
• 第6章 结论与展望75-77
• 6.1 结论75
• 6.2 展望75-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-83
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果83

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 贺向东,陈德成;加权随机减量法[J];振动工程学报;1988年04期

2 梁忠民,张华;一种修改的双权函数法[J];河海大学学报(自然科学版);2001年06期

3 杨婵娟,杨万海;重要采样技术的权函数及其应用[J];火控雷达技术;1997年02期

4 袁占斌;聂玉峰;赵美玲;;无网格方法中含参数指数权函数的研究[J];航空计算技术;2008年03期

5 张浩;张代远;;基于三次样条权函数神经网络的股价预测[J];计算机技术与发展;2014年06期

6 储景云;;Hanning时间权函数对DFT频谱误差的影响及补偿方法[J];振动.测试与诊断;1984年01期

7 张民;陈欣;陆宇平;;PSO算法用于导弹鲁棒控制器性能权函数优化[J];应用科学学报;2011年06期

8 侯善江;张代远;;基于样条权函数神经网络P2P流量识别方法[J];计算机技术与发展;2014年07期

9 周世梁,韩璞,刘长良;Lorenz系统族的鲁棒PID控制[J];系统仿真学报;2005年08期

10 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 刘素贞;杨庆新;陈海燕;杨文荣;刘福贵;颜威利;;无单元伽辽金方法中权函数及影响域研究[A];电工理论与新技术学术年会论文集[C];2005年

2 陈元芳;顾圣华;沙志贵;许圣斌;;P-Ⅲ分布混合权函数估计法的研究[A];中国水利学会首届青年科技论坛论文集[C];2003年

3 张平平;常旭;;保幅偏移中的权函数[A];中国科学院地质与地球物理研究所2006年论文摘要集[C];2007年

4 徐武;吴学仁;汪海;;飞机结构多位置损伤分析的权函数法与剩余强度预测[A];第16届全国疲劳与断裂学术会议会议程序册[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 徐武;飞机结构多位置损伤分析的权函数法与剩余强度预测[D];上海交通大学;2012年

2 邹鹏;基于B样条小波基的无网格法研究[D];吉林大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 楚彬;稳健整体最小二乘算法与应用研究[D];西南交通大学;2015年

2 施新杭;基于ABAQUS的热权函数法分析技术研究[D];浙江工业大学;2014年

3 王传光;基于热权函数技术的液晶玻璃热裂法切割研究[D];浙江工业大学;2015年

4 孙婷;基于移动最小二乘近似权函数的选取及其应用[D];苏州大学;2010年

5 樊纪香;基于三次样条插指权函数神经网络设计的研究[D];北京交通大学;2008年

6 曹俊俊;跨中带裂纹三点弯曲梁动态应力强度因子的权函数法研究[D];南京理工大学;2010年

7 詹建徽;第一类正交（张量）权函数神经网络的算法复杂度研究及其应用[D];南京邮电大学;2014年

8 赵冉;第二类正交（张量）权函数神经网络的算法复杂度研究及其应用[D];南京邮电大学;2014年

9 孟卓;MLS法中权函数影响半径的优化及其应用[D];西北工业大学;2007年

10 江坤;基于ANSYS的热权函数法分析系统开发技术研究[D];浙江工业大学;2012年

  本文关键词：基于热权函数技术的液晶玻璃热裂法切割研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：395051