复合材料/金属叠层结构全周期瞬时钻削力建模的研究

摘要

碳纤维复合材料(Carbon Fiber reinforced Plastics,CFRP)/金属叠层结构(CMSs)因具有优良的性能在航空工业中得到广泛应用.钻削力是影响CMSs制孔质量的重要因素,尤其在CFRP分层损伤中起决定性作用.本文从理论角度出发,建立了全周期瞬时钻削力预测模型.首先,对CMSs钻削过程进行了解构分析,计算了纤维细观参数的变动规律;然后,根据叠层结构特点和刀具制孔过程对叠层结构钻孔过程划分为五个阶段,并分析了每个阶段的钻削力的组合和叠加,且在每个阶段内基于微元法建立了叠层结构的瞬时钻削力模型,同时通过接触力学理论提出了横刃力的预测模型,最终建立CMSs全周期瞬时钻削力模型.最后,依托于试验测力平台,对CMSs钻削力模型进行了有效验证,并取得良好的效果.