碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料多向?qū)雍习邈娤髁︻A(yù)測.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(CFRP)具有比強(qiáng)度、比剛度高，以及耐疲勞、耐腐蝕等優(yōu)良特性，近年來在航空航天等領(lǐng)域的用量逐年增多。在復(fù)合材料構(gòu)件制造過程中，銑削加工由于加工軌跡靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、加工質(zhì)量高，已成為復(fù)合材料構(gòu)件的重要加工手段。由于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料呈典型的各向異性，加工損傷對銑削力變化極為敏感，過大的銑削力極易導(dǎo)致分層、崩邊等損傷，因此實現(xiàn)對復(fù)合材料銑削力的準(zhǔn)確預(yù)測進(jìn)而控制銑削力成為復(fù)合材料高質(zhì)高效銑削加工亟待解決的問題。

2、>　　本文以碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料為研究材料，使用實驗研究與理論分析相結(jié)合的方法，首先使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并引入銑削力系數(shù)實現(xiàn)了對CFRP單向鋪層銑削力系數(shù)的準(zhǔn)確預(yù)測;在此基礎(chǔ)上分析了CFRP多向?qū)雍习宓你娤髁εc單向鋪層之間的關(guān)系，使用層合疊加的方法建立了CFRP多向?qū)雍习邈娤髁︻A(yù)測模型，為工程實際中預(yù)測并控制CFRP銑削力提供了一定參考，本文主要研究內(nèi)容如下:
　　首先開展CFRP單向?qū)雍习邈娤鞴に噷嶒?，分析了不同纖維方向角下銑削

3、力時域曲線特征;根據(jù)銑削力時域曲線與切削過程的對應(yīng)關(guān)系，計算得到銑削力系數(shù)數(shù)據(jù)，獲得了銑削力系數(shù)隨纖維切削角、切削厚度、切削速度的變化規(guī)律。而后，基于已獲得的銑削力系數(shù)數(shù)據(jù)，使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了對銑削力系數(shù)的預(yù)測，并進(jìn)行了實驗驗證，結(jié)果表明，預(yù)測的CFRP銑削力系數(shù)準(zhǔn)確度可達(dá)85％以上。
　　然后，考慮各鋪層間的層間結(jié)合力的作用，對現(xiàn)有的線性疊加單向鋪層銑削力計算多向?qū)雍习邈娤髁Φ姆椒ㄟM(jìn)行了優(yōu)化。通過觀測CFRP多向?qū)雍习寮庸?/p>

4、表面形貌和面下形貌，推斷出由于層間結(jié)合力作用，使得90°和135°單向鋪層受到了相鄰鋪層較強(qiáng)的支撐作用，切削狀態(tài)得以改善，對應(yīng)的銑削力較小，提出將90°和135°單向鋪層的鋪放方式分為單側(cè)異向支撐和雙側(cè)異向支撐兩種，并進(jìn)行工藝實驗，擬合出對應(yīng)的優(yōu)化系數(shù)。
　　最后，使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測出的銑削力系數(shù)數(shù)據(jù)和考慮鋪層間結(jié)合力作用的疊加方法建立CFRP多向?qū)雍习邈娤髁︻A(yù)測模型，并進(jìn)行工藝實驗對模型精度進(jìn)行驗證，結(jié)果表明建立的CFRP多向