航空高强度碳纤维单向层合结构复合材料在切削过程中的各向异性行为研究
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Study on Anisotropic Behaviors in Cutting of Aviation High Strength CFRP Materials with Unidirectional Laminate Structure
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    摘要:

    单向层合结构的高强度碳纤维增强树脂基复合材料已逐 渐发展成为航空承力结构件的主要材料,相关的切削加工需求也越来越多。由于显著的各向 异性,单向层合结构的碳纤维复合材料易在切削加工中形成缺陷,难切削加工性明显。 采用直角自由切削试验的方法,得到了T700航空高强度碳纤维单向层合结构复合材料在不同 纤维方向角下的切削力、切削比能、切削温度、切削加工表面。基于试验结果讨论了碳纤维 单向层合材料在切削过程中力热行为的各向异性,得到了不同切削参数条件下的切削比能图 谱以及碳纤维复合材料的切削热源和传导模型。通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM) 分析了典型切削加工表面的特征,得到了不同纤维方向下的表面形成规律。

    Abstract:

    High strength carbon fiber reinforced polymer (CFRP) with unidirectional lamina te structure has gradually developed into major materials in load bearing aero space components, and relevant demand in cutting and machin ing is increasing. Owing to significant anisotropy, CFRP materials with unidirec tional laminate structure incline to produce defects and are typical difficult to machine materials. By orthogonal cutting experiments, cutting force, specifi c energy, cutting temperature and machined surface are obtained when cutting T70 0 high strength CFRP unidirectional laminates under different fiber orientations. Based on experimental results, mechanical and thermal anisotropy of CFRP uniform laminates are discussed, specific energy maps under different cutting paramete rs are achieved, heat sources are studied, and the conduction model is established. By scanning electron microscope (SEM) topography of typical surfaces, surface formation mechanism under different fiber orientations is given.

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引用本文

蔡晓江,邱坤贤,王呈栋,等.航空高强度碳纤维单向层合结构复合材料在切削过程中的各向异性行为研究[J].南京航空航天大学学报,2014,46(5):684-693

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