玻璃纖維增強復(fù)合材料加工機理研究及有限元分析.pdf

1、在高精尖的武器裝備及航空航天工程領(lǐng)域中均有復(fù)合材料的身影。復(fù)合材料做為一種新材料，具有輕質(zhì)高強，防腐性好，抗疲勞性好，耐高溫等諸多優(yōu)異特點，正在逐步撼動傳統(tǒng)金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域。但現(xiàn)在復(fù)合材料的成型技術(shù)，加工技術(shù)中還存在諸多難點，對其加工機理的研究也不夠透徹。本文對玻璃纖維增強復(fù)合材料的鉆削過程進行研究與分析，為其進一步的推廣和應(yīng)用提供技術(shù)支撐。論文主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)對玻璃纖維增強復(fù)合材料的本征特性及力學(xué)特性進行了分析。

2、包括：玻璃纖維的特性；玻璃纖維增強復(fù)合材料的物理化學(xué)性質(zhì)及常用成型工藝；復(fù)合材料彈性力學(xué)；復(fù)合材料層板失效準(zhǔn)則等。
　　(2)以二元直角切削為理論基礎(chǔ)，對鉆削過程進行了研究，得到了鉆削簡化模型。通過刀具的受力，對其處于鉆心位置、鉆頭主切削刃位置、鉆頭最外圍的玻璃纖維進行受力分析，得到一系列結(jié)論：當(dāng)纖維方向角與切削方向在0°＜θ≤90°時，切削表面較為平整，斷口大致為平滑斷口，在90°＜θ≤180°時，切削表面比較粗糙，斷口大致為彎

3、曲斷口，其主要受到彎曲應(yīng)力。如果垂直于加工表面的力足夠大，玻璃纖維就會受到扭轉(zhuǎn)，在切削力的共同作用下，那可能會產(chǎn)生傾斜斷口。通過掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)主要斷口類型為三種，分別是平滑斷口、彎曲斷口、傾斜斷口，斷口類型與玻璃纖維的受力有很大關(guān)系。
　　(3)通過有限元仿真技術(shù)，對玻璃纖維增強復(fù)合材料的鉆削過程進行模擬。運用ABAQUS/Explicit模塊建立其仿真模型，通過不同工藝參數(shù)的仿真試驗，得到結(jié)論：鉆削軸向力隨主軸轉(zhuǎn)速增加而減小

4、，隨進給速度及鉆頭直徑增加而增加。對2000r/min，120mm/min的鉆削過程進行具體分析，在采用Hashin損傷準(zhǔn)則的情況下，分析了玻璃纖維增強復(fù)合材料的損傷破壞過程。通過后處理模塊對其鉆削過程中的纖維和基體受力進行分析，發(fā)現(xiàn)纖維角度方向和其受力方向一致，且失效過程中，樹脂基體將先于玻璃纖維，這與實際情況相同。
　　(4)通過KISLTER測力設(shè)備，對玻璃纖維增強復(fù)合材料的鉆削力進行采集與分析。研究了其在不同工藝參數(shù)下鉆削