基于弹性地基梁理论CFRP切削力预测

摘要

以双参数弹性地基模型为基础，采用代表性体积单元法（RVE）建立正交切削单向碳纤维复合材料板的微观力学模型，推导微观到宏观的切削力预测模型。分析不同切削深度下切削纤维的变形过程，通过微观力学模型分析沿进给方向切削材料厚度与纤维挠度及纤维破坏机理的关系。结果表明：切削深度为40μm时，纤维挠度随切削材料厚度减小而增大，对纤维的支撑力下降，最终纤维的挠度与悬臂梁挠度相似。通过单向碳纤维板在厚度方向上的正交切削试验，验证模型的准确性。当切削深度分别为40、100μm时，切削力FX和推力FY的理论值与试验值的相对误差分别为10.4%、7.7%和11.8%、9.6%，误差较小，证明切削力预测模型准确。