复合材料超声振动低损伤制孔技术研究

• 作者: 邱建平 郝浩杰 陈金祥
• 来源期刊: 机械科学与技术
• 学科: 工学
• 关键词: 复合材料 超声振动钻削 有限元仿真 能量分析
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 航空、宇航工程
• 页码范围: 484-492
• 页数: 9页
• 分类号: V258|TP391.9
• 字数: 5161字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190145

摘要

为了研究碳纤维复合材料超声振动加工机理,本文提出了直角切削三维细观有限元方法并开展了手持式超声制孔实验.首先,基于直角-斜角切削转换关系构建热力耦合有限元模型进行普通和超声振动直角切削仿真,实现对制孔损伤如纤维断裂、基体破坏及纤维-基体界面脱粘的预测,研究了振动频率如幅值和频率对切削力的影响规律;然后,基于四组特殊纤维方向角的有限元仿真结果,进行了能量分析以量化不同能量耗散机制在普通和超声振动直角切削下的百分比,结合切屑形貌对比,针对为何超声振动能减小钻削力及提高制孔质量进行了剖析.最后,基于仿真获取的振动参数影响规律开展了普通钻削及超声振动钻削的对比实验,并对钻削力与亚表面损伤情况进行了对比.结果 表明,基于有限元仿真获取合理的振动参数,有助于实际加工应用中减小钻削力及提高加工质量.