针对碳纤维复合材料精密加工极易产生毛刺等缺陷,选用新型四刃粗精交错刃结构的立铣刀和常规硬质合金立铣刀,在相同条件下对纤维方向角为45°、90°、135°的碳纤维复合材料进行高速铣削对比试验。通过对比分析毛刺因子、铣削轴向力、表面粗糙度、表面微观形貌及毛刺抑制机制得出新型粗精交错立铣刀与常规硬质合金立铣刀加工相比,工件侧表面的毛刺长度及数量均得到显著的改善;各纤维方向角铣削力Fz平均值依次下降20.93%、17.74%和5.78%;纤维方向角θ为45°和90°时面粗糙度较好满足加工要求,而纤维方向角135°的表面粗糙度均急剧增加超出合格标准。总体而言,新型粗精交错立铣刀切削能有效抑制毛刺的生成,且保证加工表面粗糙度不发生剧变,因此更适合应用于碳纤维复合材料高速铣削加工。

碳纤维增强复合材料(CFRP)是复合材料中性能优良且应用广泛的材料之一。对CFRP层合板进行了湿热循环老化处理,对老化试样进行了0°拉伸试验,并通过SEM、XPS分析其老化机理。结果表明,CFRP层合板吸湿过程符合Fick第二定律,在225 h时达到吸湿平衡,最终饱和吸湿率为0.75%;经过30 d老化后材料抗拉强度和弹性模量分别退化29.7%和14.6%;材料微观损伤变化与宏观表现基本吻合。

碳纤维复合材料以其高比强度、高比刚度、接近于零的热膨胀系数及良好尺寸稳定性等独特优势,在航空、航天等领域具有广阔的应用前景。某大型复合材料零件长度为10 m以上,其截面形状由多段线组成,如何保证零件的加工质量始终是一个难题。针对此大型复合材料件加工难以保证尺寸精度的问题,通过对加工设备、刀具、加工方法等方面进行分析,提出了某大型碳纤维复合材料的加工工艺,通过产品实际加工,验证了加工工艺的可行性。该工艺保证了产品的尺寸精度,提高了产品合格率,为其他大型复合材料零件的加工工艺研究提供了借鉴。

从刚度设计的角度出发,利用有限元法对用于某空间光学系统的碳纤维复合材料反射镜面板的铺层进行设计,通过对角度相间步长为15°的铺层所制作的各种面板进行静力学分析,得出了在相同载荷的作用下,采用[0°/60°/-60°]s的铺层形式的反射面板产生的变形最小的结论,进而提出了在使用碳纤维复合材料制作空间光学反射镜时,反射面板铺层设计的一般方法,可以对碳纤维复合材料反射镜的制作提供一些参考.

通过对一超龄混凝土构件进行CFRP加固试验分析、理论计算以及有限元模拟分析,探讨了加固后构件的受力性能以及变形情况。结果表明,CFRP加固可以提高和改善钢筋混凝土构件的受力性能;实际的超龄混凝土板加固后承载能力比规范计算公式要偏低,对于超龄混凝土结构的加固计算,若借鉴规范公式计算应当予以折减;最后论证了所述的有限元模型的建立和分析与试验结果一致,可以模拟和反映构件的性能。

根据碳纤维复合材料制孔过程中产生的缺陷,自主磨制专用钻头——阶梯钻对碳纤维复合材料进行钻削实验,研究了在不同加工参数下阶梯钻钻削碳纤维复合材料的钻削力、孔出口质量、孔壁表面粗糙度,并与普通麻花钻头进行对比。结果表明：阶梯钻产生的钻削轴向力是麻花钻的一半,孔壁表面粗糙度值更小,孔出口没有明显的缺陷,阶梯钻适合钻削碳纤维复合材料。

针对超声辅助磨削碳纤维复合材料不仅可以保证砂轮的自锐性,而且可以抑制碳纤维复合材料缺陷的产生。研究适应超声速推进器中异形、深腔燃烧室构件的超声加工系统;基于一维振动理论和薄板振动理论,分别建立了多段式变幅杆和异形砂轮的频率方程,并在此基础上应用MATLAB 7.1软件进行数值计算获得了带有异形砂轮的多段式变幅杆;之后,对设计出超声振动系统分别进行有限元分析和固有频率测试,结果表明二者相对设计频率的误差在1.4%以内。通过对研制的超声加工系统对碳纤维复合材料构件进行切削试验,获得了较好的加工效果。

为解决碳纤维复合材料（CFRP）的加工难题,采用Deform建立了碳纤维复合材料的本构模型和三维侧铣加工有限元模型,探究了径向切削深度对立式铣刀3个方向的切削力（FX,FY,FZ）、工件表面加工质量、切削温度和切屑分离情况的影响。研究结果表明,当被吃刀量为0.2mm、主轴转速为8 000r/min时,采用0.3mm径向切深能够有效减小切削过程中的切削力并且提高工件表面加工质量、降低切削温度;同时,将模拟结果与有关实验进行对比,发现模拟得到的表面加工质量与实验结果比较吻合。

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。

通过对复合材料各种成型方法进行比较,选择RTM工艺来制造碳纤维引擎盖。文中采用工艺仿真软件RTM-W orx,分析了预成型体的渗透率以及树脂注射的压力和温度对充模时间的影响。经分析得出,在其他因素一定的前提下,渗透率与注射压力分别与充模时间成反比,注射温度与充模时间成线性递减的关系。