纖維增強樹脂基復(fù)合材料微切削仿真與實驗研究.pdf

1、纖維增強樹脂基復(fù)合材料具有超常的力學(xué)和熱學(xué)等性能使其在航空、航天、國防以及汽車等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前，國外已將纖維增強樹脂基復(fù)合材料應(yīng)用在航空、航天、國防等領(lǐng)域的電子器件，而國內(nèi)對于這類高端技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品，基本上處于依賴進(jìn)口。對纖維增強樹脂基復(fù)合材料加工特性的了解與掌控，有助于將這類性能優(yōu)異的材料更加經(jīng)濟(jì)有效地應(yīng)用于各類工程實際。然而，目前大部分工作集中于從材料學(xué)方面研究復(fù)合材料的制備和表征，較少研究高應(yīng)變率條件下的變形和

2、破壞。因此，研究纖維樹脂基復(fù)合材料的切削加工特性，將有助于推廣這類高性能材料的在工程實際中的應(yīng)用。
　　本文基于有限元軟件ABAQUS二次開發(fā)，建立基于代表性體積單元的纖維增強復(fù)合材料微觀幾何模型，該模型采用錯位法實現(xiàn)復(fù)合材料纖維的隨機(jī)分布及高體積含量。建立碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料的材料模型，該模型采用脆性材料模型來模擬碳纖維材料，采用插值法逼近樹脂基體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，采用牽引分離內(nèi)聚力模型來模擬纖維和基體之間的界面相。
　

3、　基于纖維增強復(fù)合材料的幾何模型和材料模型，建立微切削三維有限元仿真模型，對不同切削參數(shù)條件下復(fù)合材料的微切削過程進(jìn)行研究，得到切削力隨加工參數(shù)的變化規(guī)律；通過對加工表面形態(tài)進(jìn)行分析，探索增強相和基體的變形機(jī)制；研究不同纖維取向?qū)?fù)合材料加工性能的影響，獲得加工表面的形貌變化情況及切削區(qū)域應(yīng)力傳遞規(guī)律。
　　采用金剛石涂層硬質(zhì)合金銑刀對碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料進(jìn)行微切削實驗，得到不同切削參數(shù)條件下的復(fù)合材料微切削過程切削力的變化規(guī)