基于双参数威布尔分布的酸蚀钢化玻璃抗弯损伤模型研究

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaowen51
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随着玻璃幕墙体系适应的建筑高度越来越高,幕墙的玻璃面板受力也越来越大,强度需求也越来越高。在全玻璃幕墙中玻璃的强度安全会直接影响着建筑可靠性指标。同时,为了玻璃幕墙能实现物理(遮光)、机械(表面摩擦)等新功能,出现在钢化玻璃表面实施酸洗,钝化其先天裂纹的酸蚀工艺,促使酸蚀钢化玻璃材料的发展。本文就国内规范中酸蚀钢化玻璃大面抗弯强度还没有明确的强度标准值及合理的统计模型等实际工程问题,开展钢化玻璃和酸蚀钢化玻璃四点受弯实验及抗弯强度统计分析。主要的研究内容如下:首先,对钢化玻璃和酸蚀钢化玻璃的表面粗糙度及表面预应力进行检测,一方面确定酸蚀工艺对表面粗糙度的影响,另一方面为有限元分析中建立表面应力预应力场奠定基础;对1组钢化玻璃(15块)和8组酸蚀钢化玻璃(120块)进行了四点受弯实验,得到抗弯强度原始实验值;考虑材料表面特性,基于扩展有限元(XFEM)开展受弯实验数值模拟并进行对比分析。然后,基于对数正态分布和威布尔分布模型,进行抗弯强度统计处理,通过对比分析,以钢化玻璃抗弯强度标准值验证模型的可靠性,进而得到酸蚀钢化玻璃抗弯强度标准值;进一步考虑酸蚀工艺可能存在的时效性特征,将3组出厂龄期分别为3、6、9个月的酸蚀钢化玻璃抗弯强度标准值对比分析,得出时效性曲线,为工程中酸蚀钢化玻璃的安全安装提出建议。最后,基于以上结果,构建酸蚀钢化玻璃材料损伤力学模型,通过损伤指数确定酸蚀钢化玻璃抗弯强度损伤起始阈值和极限阈值;得到考虑损伤的酸蚀钢化玻璃非线性本构模型,并据此进行酸蚀钢化玻璃四点受弯实验有限元分析,发现该模型可以较好的解决脆性断裂的数值模拟。基于以上研究内容,可以较为完善的解决工程实际中对酸蚀钢化玻璃抗弯强度标准值的迫切需要,并在酸蚀工艺时效性特征加以分析,对酸蚀钢化玻璃的工程应用提供参考,酸蚀钢化玻璃非线性本构模型对于数值模拟起到推动作用。该论文有图49幅,表42个,参考文献74篇。
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