CFRP制孔过程中轴向力自适应控制仿真及实验研究

钻削轴向力的大小和碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiberrein-forced plastic, CFRP)制孔质量的好坏密切相关,为合理调控轴向力来减少制孔缺陷,开展了CFRP制孔过程中轴向力的自适应控制仿真及实验研究。首先,开展CFRP钻削试验,对轴向力及制孔质量进行了定量研究。其次,根据CFRP钻入、稳定钻削及钻出阶段不同加工特性建立了轴向力三阶段模型。最后,基于模糊逻辑及所建模型进行了轴向力自适应控制仿真及实验研究。结果表明:利用模糊逻辑控制算法结合CFRP加工特性,对制孔过程中轴向力进行智能调控是可行的;此外,根据仿真信息调控轴向力可有效降低制孔缺陷、提升孔壁质量。该研究为大厚度碳纤维复合材料制孔过程中轴向力的智能调控提供了新的思路。

加工工艺参数对碳纤维增强复合材料层合板制孔质量的影响

为了研究不同的钻孔参数对制孔质量的影响,采取5种不同顶角的刀具(90°、118°、140°、160°、180°)以及不同进给速度对碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)层合板进行钻削实验,将钻孔参数与制孔质量的关系进行拟合,建立了基于分层因子的评价方法,并由此开发一种CFRP钻孔工艺参数知识库系统。通过对不同顶角钻头的轴向力-时间曲线、进给率/顶角-轴向力拟合关系进行分析,并对比不同顶角钻头的扫面电子显微镜(SEM)图象发现:钻头顶角越大,进给率越大则钻削轴向力越大,出口分层缺陷越严重;钻削参数为小顶角、低进给时,出口质量更优异。

CFRP/Al制孔分层临界轴向力研究

针对CFRP/Al在钻削加工中容易产生分层缺陷,而临界轴向力是表征叠层材料制孔损伤的基本参数,本文基于能量法建立了钻削Al/CFRP、CFRP/Al产生分层损伤的临界轴向力模型,并利用Abaqus软件对CFRP/Al钻削过程进行了数值模拟,得到了轴向力变化曲线。