工艺参数对碳纤维复合材料切削过程亚表面损伤影响的数值建模

简介

针对碳纤维复合材料（CFRP）切削加工过程中形成的亚表面损伤问题,基于Hashin失效准则,建立了CFRP切削加工宏观动态仿真模型。通过正交试验和方差分析研究材料自身纤维方向及工艺参数（刀具前角、切削深度和刀尖半径）对工件亚表面损伤的影响规律。仿真结果表明：影响亚表面损伤深度D_m的因素主次顺序为纤维方向〉刀尖半径〉切削深度〉刀具前角;纤维方向和刀具前角的交互作用对亚表面损伤具有显著影响,贡献率分别为48.12%和10.86%。亚表面损伤沿着切削方向扩展,并且分布方向大体上与纤维方向一致;随着纤维角度的增加,亚表面损伤深度D_m先增大后减小。研究结果可为进一步了解CFRP的切削机理提供可靠的借鉴。