| 不同纤维方向角时碳纤维增强树脂基复合材料切削力建模 |
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| 引用本文： | 秦旭达,朱圣富,李士鹏,葛恩德,唐心凯. 不同纤维方向角时碳纤维增强树脂基复合材料切削力建模[J]. 宇航材料工艺, 2020, 50(6): 31-40 |
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| 作者姓名： | 秦旭达 朱圣富 李士鹏 葛恩德 唐心凯 |
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| 作者单位： | 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室，天津 300350,天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室，天津 300350,天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室，天津 300350,上海飞机制造有限公司航空制造技术研究所，上海 201324,天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室，天津 300350 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金（51605326）;天津市自然科学基金（17JCQNJC04000）;国家商用飞机制造工程技术研究中心创新基金（COMAC-SFGS-2018-36794） |
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| 摘 要： | 碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）切削中，存在纤维断裂、基体失效和界面相失效等多个过程，且不同纤维切削角时切屑形成机理不同，因而CFRP切削力的有效预测非常困难。对此本文结合最小势能原理和Winkler弹性地基梁理论，基于CFRP代表性单元（RVE），利用其微元求解纤维挠曲变形方程，分别分析了不同纤维方向角时三个切削变形区的力学行为，并完成纤维临界损伤长度的预测，最终形成不同纤维方向角时的CFRP切削力解析模型。通过CFRP直刃铣刀铣削实验，进行了切削力模型的验证，当纤维方向角在0°~180°时，切削力计算值和实验值随纤维方向角的变化趋势相吻合，切削力大小误差在15%以内。切削力随纤维方向角的增大先增后减，分别在90°和45°附近转变变化趋势。切削形貌表明，纤维方向角为135°时，CFRP铣边加工质量较差，临界损伤长度也较大。建立的切削力解析模型可以较为准确地预测CFRP正交切削力，可为CFRP切屑形成中的力学行为分析提供理论指导。
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| 关 键 词： | 碳纤维增强树脂基复合材料 纤维方向角 变形区 临界损伤长度 切削力模型 |
| 收稿时间： | 2019-11-03 |
| 修稿时间： | 2020-09-06 |
Modeling of Cutting Force for Carbon Fiber Reinforced Plastic With Different Fiber Orientation Angle |
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| QIN Xud,ZHU Shengfu,LI Shipeng,GE Ende,TANG Xinkai. Modeling of Cutting Force for Carbon Fiber Reinforced Plastic With Different Fiber Orientation Angle[J]. Aerospace Materials & Technology, 2020, 50(6): 31-40 |
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| Authors: | QIN Xud ZHU Shengfu LI Shipeng GE Ende TANG Xinkai |
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