1、PDF外文：http:/ 出处： Composites science and technology, 2007, 67(3): 579-593 中文 10500 字 1 中文 10500 字 玻璃钢复合材料的加工 - 微机械建模的切削力分析 G. Venu Gopala Raoa, P. Mahajana, N. Bhatnagarb,* a 应用力学部门，印度新德里理工大学， Hauz Khas、新德里 110 016,
2、印度 b 机械工程学系 ,印度理工学院新德里 Hauz Khas、新德里 110 016,印度 2006 年 1 月 21 日收到的 ,2006 年在 6 月 20 日收到修改形式 ；2006 年 8 月 15 日接受了它 2006 年 10 月 5 日发在网上 &nbs
3、p; 摘要： 正交加工单向碳纤维增强复合材料 (UD-CFRP)和玻璃纤维增强复合材料 (UD-GFRP)复合材料进行了模拟 ,并利用有限元法 (FEM)。两相微机械模型和纤维假设弹
4、性和弹塑性是用来评估矩阵等淬球铁在机加工时切削力。一个紧密联系的区域模拟界面用其加工的纤维和基体之间产生。纤维的失败是基于最大主应力达到抗拉强度。这矩阵弹性模量包括伤害使屈服强度达到一次。该模 型假设平面应变静态条件。在加工的切削力研究了正交实验及数值模拟方法都有适合你的 (h)的力的取向 ,深受切 (t)和工具耙角度 (c)。接触力与刀具之间产生了一个好的估计提供纤维的切割(Fh)和推力 (Fv)力量在正交切削过程。力的失败被发现是由粉碎和弯曲 ,弯曲效应变得更有意义的是纤力向变化从 90度到 15度。 2006年教育部博士点基 金有限公司版权所有。 关键词 : &n
5、bsp;复合材料、粘性区 域模型 ,有限元方法、切削力、加工 Micro-mechanical modeling of machining of FRP composites Cutting force analysis G. Venu Gopala Raoa, P. Mahajana, N. Bhatnagarb,* a Department of Applied Mechanics, Indian Institute of Technology Delhi, Hauz Khas, New Delhi 110 016, India b Department of Me
6、chanical Engineering, Indian Institute of Technology Delhi, Hauz Khas, New Delhi 110 016, India Received 21 January 2006； received in revised form 20 June 2006； accepted 15 August 2006 Available online 5 October 2006 Abstract： Orthogonal machining of unidirectional carbon fiber reinforced poly
7、mer (UD-CFRP) and glass fiber reinforced polymer (UD-GFRP) composites is simulated using finite element method (FEM). A two-phase micro-mechanical model with fiber assumed elastic and the matrix elasto-plastic is used to estimate the cutting forces during machining. A cohesive zone simulated the int
8、erface debonding between the fiber and matrix. Fiber failure was based on maximum principal stresses reaching the tensile strength. The matrix elastic modulus was degraded to include damage once yield strength was reached. The model assumes plane strain and quasi-static condition. The cutting forces
9、 during orthogonal machining were studied both experimentally and numerically for a range of fiber orientations (h), depths of cut ( t ) and tool rake angles ( c). The contact forces developed between the tool and the fiber provided a good estimate of the cutting (Fh) and thrust ( Fv) forces during
10、the orthogonal cutting process. The failure of fiber is found tobe a combination of crushing and bending, with the bending effect becoming more significant as the fiber orientation changes from 90 to 15 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved. Keywords: Composites； Cohesive zone model； Fi
11、nite element method； Cutting forces； Machinin &n
12、bsp; 联系人 ： Tel.: +91 11 2659 1139； fax: +91 11 2658 2053. E-mail address: nareshbmech.iitd.ernet.in (N. Bhatnagar). 0266-3538/$ - see front matter 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved. doi:10.1016/pscitech.2006.08.
13、010 出处： Composites science and technology, 2007, 67(3): 579-593 中文 10500 字 2
14、 术语 UD-CFRP 微单向碳纤维加固 切应力 UD-CFRP 单向玻璃纤
15、维增强复 合材料 L 初始接触点的距离 EHM 等效均质材料 vm 应力 EHM1 第一个 等效均质材料 y y向屈服强度 EHM2 第二个 等效均质材料 &n
16、bsp; stress-opening位移势函数 f1 第一个力 n 在正常工作的分离方向 f2 第二个力 &nb
17、sp; t 工作的切向方向分离 m1 第一个力矩 T 牵引力矩 m2 第二个力矩 &nb
18、sp;Tn 正向牵引力矩 m3 第三个力矩 Tt 切向牵引力矩 FRP 纤维增强聚合物 n 正向长度方向 FEM 有限元方法 &nb
19、sp; t 切向长度方向 FE 有限元 位移矢量跳跃 CZM 衔接区域模型
20、; n 正向位移矢量跳跃 Fh 切削力 (水平分量 ) t 切向位移矢量跳跃 Fv 切削力 (垂直分量 ) max 正面最大强度 V 刀具的速度
21、 max 切向最大强度 t 切削深度 E11 弹性模量随纤维方向 d 纤维直径 &nb
22、sp; E22 弹性模量纵切纤维方向 de 损伤变量 12主要泊松比 伤害 可变角度 取向 &nbs
23、p;G12 剪切模量在 1-2面间 r 边半径 Xt 抗拉强度随 纤维 方向 前倾角 Xc 抗 压
24、 强度随 纤维 方向 后倾角 Yt 在纤维方向上的抗拉强度 摩擦系数 Yc 在纤维方向上的抗压强度
25、;p 正常接触压力 S 1-2面上的剪切强度 &nbs
26、p; 出处： Composites science and technology, 2007, 67(3):
27、579-593 中文 10500 字 3 1.介绍 纤维增强复合材料 (FRP)复合材料有着广泛的应用前景，用于各种应用 ,由于其高特定力量和高刚度比。大部分的玻璃钢等工艺制备了 ；然而 ,后期阶段去除多余的材料往往是通过加工进行尺寸要求 ,组装满足需求。加工是困难的 ,因为玻璃钢制品他们的材料的非质性、非连续性和各向异性不均匀性然。各种损伤机制也如纤维通过拉 &
28、nbsp; 力、纤维分裂、分层、纤维燃烧 ,基体开裂和地下损伤导致贫穷切割表面质量。相比 ,金 属加工 ,加工复合材料的研究很少和有限的号码。同时 ,由于他们的非齐次和各项异性的自然的各种可能造成的损害也机构、材料去除的 过程是不同的加工的单相材料。实验工作 UD-CFRP复合材料的切割方法通过 Koplev提出。 1.加工特性 认为只有平行和垂直维 ,结果被发现定向芯片尺寸、切割等驱动力变化特征 ,并以耙式和救济角度。裂纹在工具提示传播 (Mode-I)被观察到在加工 0度纤维而下 ,压缩破裂是引起
29、注意到在机械加工 90度纤维取向。在此基础上结合实验观察 Mode-I，Mode-II破坏机制 ,导致晶片的形成由 Caprino提出的。 2 .强化机制 0 纤维取向。切削负面的纤维取向石墨 /环氧树脂被归因于压缩剪切破坏 ,引起通过 Arola提供。 3。对于同样范围的纤维方向在文献 3的基础上 ,Bhatnagar4认为由于纤维断裂轴向张力切削机制 ,也是王、张印证 5。 Pwu和 Hocheng 6建议纤维弯曲压力超过了最终的材料强度。 Arola和 Ramulu7从切削实验 ,观察和驱动力注册一个最低在 15 - 30纤维此后定位范围和增加到 90。这切削力实验得到的吻合
30、较好用数值解析的驱动力 ,但变化了不符合其他研究人员(3、 4、 8)。有一些分析以及实证模型 (4、 6、 8)提出了建议经过多年的切削力预测。虽然所有的分析模型在这里列出的表现的很好在规定的范围内 ,他们中没有人普遍接受。一个分析模型由张丁晓萍。 9将切割地区基于变形机制 ,分成三份吧地区 ,即、切削、冲压及跳跃估算的增加的切削力的部队从三个区域。趋势预测和驱动力的切削力实验虽然匹配实际数值修改 ,27%、 37%实验值。在此模型上进行了简要的讨论和我们的结果 4.2.7章讨论。很少研究人员利用数值分析进行调查在材料与加工反应正交 D-FRP加工复合材料 (7、 10、 11)。 &nbs
31、p;这 里举数值模式用一个相等的均质材料 (记得不能用它做 )建模的正交加工操作 ,这可能是最主要的来源偏差的实验结果和数值结果 ,特别是驱动力。 Nayak丁晓萍。 12试过了这种情况下 ,正确运用一个模式 ,在这里的纤维和矩阵分别建模 ,而不是作为一个为 UD-GFRP只记得不能用它做复合材料。用其加工的力和考虑弹性矩阵与力量的基础规范进行分离纤维和基体中。就知道两个推力和切削力匹配与实验结果相当不错。该模型不包括矩阵计算切割伤害吗部队。在这里 ,也在细观力学模型 12只有更好地预测相比 ,驱动力记得不能用它做它还兼容微 机械模型上的光线的机械制造加工。 在与金属剪切的主要芯片的形成机理 ,在复合材料局部在 fiber-matrix弯曲界面似乎是很重要的在芯片的形成。 当微机械 失败提供良好的预测理论做我的伤害 ,是否矩阵的伤害类型的裂缝和脱粘可以预测的细观力学的孤独。本文延伸 12的工作 ,并结合东莞市新特征模型 : (a)矩阵被认为与弹塑性 各向同性硬化。 (b)矩阵经过伤害并且这是一次建模 降解弹性模量屈服强度的矩阵已经被超过的线性失败
