碳纖維復(fù)合材料超聲振動輔助制孔數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、近幾十年來，碳纖維增強復(fù)合材料被廣泛運用于航空航天、國防科技、汽車產(chǎn)業(yè)及健身醫(yī)療等領(lǐng)域，其中在航空航天領(lǐng)域所運用到的碳纖維復(fù)合材料對材料本身的質(zhì)量有著極高的要求，在加工制造方面也有著極高的加工精度。傳統(tǒng)的加工制造難以滿足其要求。超聲輔助加工是一種新型的特種加工方法，在加工過程中有著降低切削力、切削熱，提高表面加工質(zhì)量的諸多優(yōu)勢，適用于碳纖維復(fù)合材料的切削加工。本文評述了提高孔的加工質(zhì)量的必要性，超聲振動鉆削技術(shù)的概念、基本原理及其特點，

2、介紹了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，指出該項技術(shù)存在的問題，并對其今后的研究方向作了展望。
　　本文以超聲振動鉆削工藝系統(tǒng)為研究對象，采用理論指導(dǎo)、有限元仿真模擬建模、可行性驗證、實例應(yīng)用與綜合評估相結(jié)合的方法，分析超聲振動輔助切削碳纖維復(fù)合材料過程中切削力的變化規(guī)律，分析碳纖維復(fù)合材料制孔過程中材料去除過程，建立超聲振動輔助鉆削碳纖維復(fù)合材料有限元仿真模型，基于碳纖維復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)（纖維、基體）的演變，對切削過程中加工參數(shù)與加工孔質(zhì)量之間

3、的關(guān)系進行了研究；搭建碳纖維復(fù)合材料超聲振動輔助鉆削實驗平臺，分析碳纖維復(fù)合材料超聲振動鉆孔加工中各切削參數(shù)對孔出口質(zhì)量的影響規(guī)律。通過有無超聲輔助鉆削對比實驗及仿真得出的結(jié)論如下：
　　1)在相同切削參數(shù)下，超聲振動輔助鉆削比普通鉆削產(chǎn)生的切削力普遍要小，其孔的加工質(zhì)量普遍要好；
　　2)在相同的切削參數(shù)下，超聲振動輔助鉆削切削力隨著超聲振動幅值的增大先增大后減小，基體開裂損傷演化的區(qū)域范圍先變大后減小，孔的出口表面質(zhì)量先