关于CFRP削多尺度建模和实验的研究
Jing Ni1, Haishan Liu1, Zhi Hong1
1School of Mechanical Engineering, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|October 28, 2023
概括
这项研究开发了一个多尺度的有限元模型来模拟碳纤维增强聚合物 (CFRP) 削. 较高的切割速度提高了表面质量,材料去除机制因纤维方向而异.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 制造业 工程 制造工程
- 计算力学 计算力学 计算力学
背景情况:
- 碳纤维增强聚合物 (CFRP) 复合材料的高质量削对于先进制造至关重要.
- 由于CFRP具有异型和磨砂性质,因此对机械加工具有挑战性.
- 了解材料去除机制是优化加工过程的关键.
研究的目的:
- 开发和验证一个多尺度有限元 (FE) 模型来模拟CFRP削.
- 为了研究削过程中的热机械合效应.
- 揭示在宏观和微观尺度上的材料去除机制.
主要方法:
- 开发一个包含热机械合的多尺度FE模型.
- 使用宏观和微观模型模拟CFRP削过程.
- 模拟切割力和温度的实验验证.
- 在宏观模型中应用哈辛失败标准.
- 在微尺度模型中单独建模纤维,矩阵和接口.
主要成果:
- 模拟的切削力和温度与实验数据密切匹配.
- 发现更高的切割速度可以提高磨的CFRP的表面质量.
- 微尺度模型确定了不同的材料去除机制:纤维破裂,矩阵裂和纤维矩阵解.
- 材料去除机制依赖于纤维的方向,呈现四个不同的阶段.
结论:
- 开发的多尺度FE模型准确地预测了CFRP削行为.
- 优化切割速度对于提高CFRP表面质量至关重要.
- 了解微尺度材料去除机制为流程优化提供了洞察力.
- 这项研究为开发CFRP削最佳制造参数提供了指导方针.
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