石墨烯增強(qiáng)金屬基航空復(fù)合材料微切削模擬與工藝優(yōu)化研究.pdf

1、納米顆粒增強(qiáng)的金屬基納米復(fù)合材料(MMNCs)已在航空航天等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著石墨烯(Graphene)的最新應(yīng)用，其優(yōu)異的力學(xué)和物理特性，使石墨烯有望成為金屬基納米復(fù)合材料的理想增強(qiáng)體。本文通過(guò)建立石墨烯增強(qiáng)金屬基納米復(fù)合材料(Gr-MMNCs)的二維正交微切削有限元模型，研究這種新興納米復(fù)合材料的切削加工性能。
　　切削加工過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，材料處于高應(yīng)變、高應(yīng)變率和高溫的狀態(tài)，涉及到材料的高度非線性塑

2、形變形和斷裂失效等一系列復(fù)雜的現(xiàn)象。因此，本文針對(duì)這一新型材料的本構(gòu)模型、斷裂失效模型、摩擦模型和有限單元網(wǎng)格劃分技術(shù)等方面進(jìn)行了仔細(xì)的研究，以期建立完備的有限元模型來(lái)更好地模擬復(fù)雜的切削動(dòng)態(tài)塑性變形過(guò)程。在有限元建模中，為了更好的模擬真實(shí)情況下石墨烯增強(qiáng)體在金屬基體中位置和方向的雙隨機(jī)離散分布，本文開(kāi)發(fā)了石墨烯的隨機(jī)分布算法，并基于Python語(yǔ)言編制了ABAQUS二次開(kāi)發(fā)程序，實(shí)現(xiàn)了二維正交切削有限元模型的自動(dòng)快速建模。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)

3、果的對(duì)比，驗(yàn)證了微觀有限元模型的可靠性。
　　基于有限元算例仿真結(jié)果，研究了各個(gè)加工工藝參數(shù)分別對(duì)平均切削力的影響效應(yīng)。然后，借助數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)工具，采用多因素分析方法定量的分析比較各參數(shù)對(duì)切削力的影響效應(yīng)。結(jié)果表明，石墨烯增強(qiáng)金屬基納米復(fù)合材料微切削加工過(guò)程中，影響切削力的最顯著性參數(shù)是切削層厚度，其次是石墨烯的平均尺寸和質(zhì)分比參數(shù)。基于多因素分析的結(jié)果，得到Gr/Mg復(fù)合材料的加工優(yōu)化策略。同時(shí)，基于影響切削力的顯著性參數(shù)我們還得到