CFRP铣削表层损伤形成与抑制研究

发布时间：2023-11-24 23:44

　　碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)具有高比强度、高比刚度、性能可设计性、材料与结构同步制造等突出优点,已成为航空航天高端装备减重增效的优选材料。为了保证构件外形尺寸的精度以及满足构件间的连接装配需求,CFRP在固化成型之后仍需要进行大量的传统铣削加工,如边缘、盲窗口、异形轮廓等。但CFRP宏观呈各向异性和层叠特征,材料去除形式受方向影响显著,且表层材料处于严重的弱约束状态。这导致CFRP铣削时极易在表层形成毛刺、撕裂等损伤,严重影响构件的承载性能。针对这一问题,本文从水平方向内纤维切削角以及竖直方向内表层材料的约束状态两方面着手,开展了CFRP表层损伤形成于抑制的相关研究。首先,针对水平方向内纤维切削角这一损伤影响因素,通过铣槽实验获取表层损伤关于纤维切削角以及刀刃钝圆半径的全局分布规律,并分别从瞬态切削和动态切削两方面阐明了纤维切削角、刀刃钝圆半径及铣刀运动特点对CFRP铣削表层损伤的综合影响机理。发现纤维切削角及刀刃钝圆半径是影响表层损伤分布范围与存在形式的关键因素。而铣削运动引发了纤维切削角的连续动态变化,在易形成...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 碳纤维增强树脂基复合材料的特点
        1.1.2 碳纤维增强树脂基复合材料的应用
        1.1.3 碳纤维增强树脂基复合材料的加工及面临困难
        1.1.4 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 CFRP的材料去除行为研究
        1.2.2 加工刀具及切削参数对于CFRP加工损伤的影响研究
        1.2.3 研究现状评述
    1.3 本文主要研究内容
2 基于纤维切削角的CFRP铣削表层损伤形成分析
    2.1 引言
    2.2 纤维切削角
        2.1.1 纤维切削角定义及计算
        2.1.2 铣削中纤维切削角的动态变化
    2.3 表层损伤关于纤维切削角与刀刃钝圆半径的分布规律
        2.3.1 实验方案设计
        2.3.2 实验结果分析
    2.4 表层损伤形成的瞬态分析
        2.4.1 纤维切削角对铣削表层损伤的影响
        2.4.2 刀刃钝圆半径对铣削表层损伤的影响
    2.5 表层损伤形成的动态分析
    2.6 对侧铣工艺的指导
        2.6.1 铣削方式的选择
        2.6.2 径向切深的选择
    2.7 本章小结
3 表层约束形式对于CFRP铣削表层损伤的影响
    3.1 引言
    3.2 双侧约束与单侧约束的单纤维切削力学模型
    3.3 集中力方向在单侧约束中的影响
        3.3.1 集中力由体内指向体外
        3.3.2 集中力由体外指向体内
    3.4 铣削中刀具结构对于表层约束状态及损伤影响分析
    3.5 验证实验
        3.5.1 实验方案设计
        3.5.2 实验结果分析
    3.6 本章小结
4 纤维切削角与表层约束的关联探究及切削参数影响分析
    4.1 引言
    4.2 纤维切削角与表层约束间的关联分析
        4.2.1 不同纤维切削角下纤维弯曲方向判定
        4.2.2 表层约束下不同纤维切削角区间的损伤分析
        4.2.3验证实验
    4.3 每齿进给量的影响分析
        4.3.1 实验方案设计
        4.3.2 表层无约束下每齿进给量的影响分析
        4.3.3 表层有约束下每齿进给量的影响分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3866835