混合有限元素-平滑粒子水力动力学建模用于优化CFRP复合材料的切割参数
Alessandro Abena1, Sabbah Ataya2, Hany Hassanin3
1School of Engineering, University of Birmingham, Birmingham B152TT, UK.
Polymers
|July 14, 2023
概括
结合光滑粒子水力学 (SPH) 和有限元素建模 (FEM) 的新混合模型准确模拟了碳纤维增强塑料 (CFRP) 加工,改善了对力和芯片形成的预测.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 计算力学 计算力学 计算力学
背景情况:
- 碳纤维增强塑料 (CFRP) 在航空航天,汽车和能源行业至关重要.
- 由于材料的复杂性,对CFRP加工的准确建模至关重要.
- 经典的有限元素建模 (FEM) 与光纤矩阵接口和尖端交互作斗争.
研究的目的:
- 开发和验证用于CFRP加工的混合FEM-SPH模型.
- 为了比较混合动力模型的性能与经典的FEM.
- 为了提高CFRP的加工模拟的精度.
主要方法:
- 整合光滑粒子水力学 (SPH) 与有限元模型 (FEM).
- 开发一个连贯的模型和在失败后的元件转换.
- 根据实验测量进行验证,考虑切削工具圆边.
主要成果:
- 混合FEM-SPH模型在预测推力和反弹力方面明显优于经典FEM.
- 纤维矩阵接口的准确表示导致了精确的芯片形成预测 (方向和形态).
- 混合方法提供了更高的模拟精度,尽管增加了计算时间.
结论:
- 混合FEM-SPH模型提供了更准确的CFRP加工过程的模拟.
- 这种方法有效地捕捉了微观层面的复杂物质行为.
- 该模型显示了优化加工策略和预测工具磨损的前景.
