复合材料学报

作者：周强, 陈燕, 王晓宇, 张川川, 陈雪梅, 刘元吉, 陈清良, 勾江洋,

关键词：平纹编织结构CFRP, ABAQUS, 正交切削, 纤维方向, 材料去除机制,

平纹编织结构碳纤维增强树脂基复合材料(Plain-woven carbon fiber-reinforced plastic，PW-CFRP)展现出高损伤容限特性，在航空航天领域应用广泛，但PW-CFRP是一种多尺度复合材料，传统的微、宏观尺度并不能较好地去研究其切削机制，因此本文采用介观层面切削仿真手段对其切屑形成机制进行研究。本文根据PW-CFRP的几何结构特点建立介观尺度的三维正交切削仿真模型，同时开展正交切削试验，对仿真模型进行验证；研究了不同纤维编织方向PW-CFRP在切削加工中的材料去除机制。研究结果表明：在相同工艺参数条件下，切削力和表面损伤的仿真与实验结果最大相对误差不超过15%，仿真模型的可靠性得以验证；其中各纤维方向纤维束区域的最大损伤深度依次为0°<45°<90°<135°；经纬编织的平纹编织结构对切削加工损伤起到一定的抑制作用，相邻纤维束间的支撑约束作用阻碍了损伤扩展，其最大加工损伤深度不会超出纤维束截面最大宽度；纤维附近树脂层厚度是加工损伤形成的重要因素，树脂富集区域对纤维的支撑作用较好，可以有效抑制损伤，树脂薄弱区域对纤维支撑较弱，损伤容易扩展至此处，使材料表面损伤呈弧形分布。

来源：2023年第9期

《复合材料学报》期刊编辑部

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