贾振元
,
宿友亮
,
张博宇
,
陈晨
,
王福吉
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150612.001
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)加工中基体相极易因切削力过大而破坏,并迅速扩展至加工表面以下而形成损伤.为了准确预测其切削力并加以控制,基于实验切削力数据建立了人工神经网络切削力模型,预测了不同纤维角度、切削深度和刀具角度下加工CFRP的切削力变化规律,并完成了不同刀具角度及切削参数下典型纤维角度CFRP单向板的直角切削实验,对预测模型进行验证,其预测精度可达85％以上.结合成屑过程在线显微观测结果可知:纤维角度是影响CFRP切削力的主要因素,0°～l35°范围内,切屑形成方式为切断型和开裂后弯断型;切削力随纤维角度增大呈先减小后增大的趋势,135°时最大,随切削深度增加,切削力总体呈增大趋势.
关键词:
碳纤维增强树脂基复合材料
,
切削力
,
纤维方向
,
神经网络
,
切屑形成
高汉卿
,
贾振元
,
王福吉
,
宿友亮
,
朱浩杰
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150907.003
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在细观上呈现纤维、树脂及界面组成的混合态,其切削加工过程的实质为刀具作用下材料细观层面的破坏至切屑宏观形成的演化过程.为了揭示CFRP切削加工过程中材料的细观破坏,建立了CFRP切削的细观有限元模型.该模型在几何上包含了纤维、基体及界面等组成相,而不是使用传统的等效均质建模方法.各组成相不仅考虑了各自不同的材料本构,而且为了能够模拟材料破坏,还将各组成相材料的失效及演化准则考虑其中.该模型可从细观层面更真实地模拟不同纤维角度CFRP单向板切削过程中纤维/基体断裂、界面开裂及演化的过程.仿真结果表明:不同纤维角度下CFRP细观破坏不同,切削0°CFRP时以界面开裂和纤维弯断为主;切削45°/90°CFRP时主要是刀具侵入工件,纤维基体被压断;切削135°CFRP时则以纤维弯曲断裂为主,断裂面往往在加工面以下.通过实验显微在线观测手段验证了模拟结果的正确性.
关键词:
CFRP
,
有限元仿真
,
细观模型
,
细观破坏
,
切屑
