平纹编织CFRP制孔分层形成机制的热-力学理论建模及试验分析

摘要：

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics,CFRP)在航空航天领域获得了广泛应用,但由于各向异性和层间连接较差等特点,钻削过程中极易出现分层缺陷,严重影响构件的使用性能.为分析钻削温度对平纹编织CFRP制孔缺陷的影响机制,基于弹性地基梁理论、黏聚力学模型和热力学理论,建立了新钻型钻削平纹编织CFRP制孔分层形成的理论模型.结果表明:当新钻型多刃尖(Ⅲ)钻削孔边缘的最表层材料时,钻削温度达到最大值,对最终分层的形成最为关键;钻削温度和制孔分层随着主轴转速的增大而逐渐降低,随着进给速度的增大而逐渐升高.当纤维角度(θ)在0°/90°/180°/270°附近时,层间分层的临界轴向力达到最大值,分层相对较大,当纤维角度(θ)在45°/135°/225°/315.附近时,临界轴向力最小,分层并非极大.因此,临界力的大小只能反映产生分层缺陷的难易程度,不能决定分层的最终形状和大小.考虑温度影响时的制孔分层形态预测与试验观测基本吻合,而不考虑温度影响下所获得的预测值总体上偏小.此外,平纹编织CFRP分层形状基本呈近似圆形.

关键词：碳纤维增强复合材料(CFRP)、钻削、临界轴向力、钻削温度、分层缺陷

所属期刊栏目：58

分类号：TQ327;V258

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;湖南省自然科学基金项目;湖南省教育厅科研资助项目

在线出版日期：2023-03-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：271-283