大厚径碳纤维复合材料三维钻削有限元仿真及试验研究

作     者：张勋 陈燕 徐九华 杨浩骏 陈逸佳 ZHANG Xun;CHEN Yan;XU Jiuhua;YANG Haojun;CHEN Yijia

作者机构：南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室南京210016 

出 版 物：《金刚石与磨料磨具工程》 (Diamond & Abrasives Engineering)

年 卷 期：2020年第40卷第2期

页      面：53-60页

学科分类：07[理学] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(No.51875284)。 

主　　题：大孔径 本构模型 钻削仿真 制孔载荷预测 分层预测 

摘      要：针对CR929远程宽体客机承力构件制孔出口分层缺陷预测难、制孔载荷预测试验成本高等问题,开展大孔径碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)三维钻削仿真及试验研究。首先基于ABAQUS用户自定义子程序接口,利用Fortran语言编写CFRP宏观力学本构模型;随后建立大孔径CFRP三维钻削仿真过程有限元模型,并验证其正确性;最后利用有限元模型预测不同加工参数下的制孔轴向力、扭矩及出口分层损伤。研究结果表明:基于三维实体单元建模的复合材料,三维钻削有限元仿真模型可以可靠地预测制孔过程中的轴向力、扭矩。在CFRP出口处嵌入黏结单元可以预测制孔出口分层的形状。在相同工艺参数条件下,制孔的轴向力、扭矩、出口分层的仿真预测与试验结果最大相对误差分别为15.0%、19.0%、12.4%。