基于ABAQUS的芳綸紙蜂窩直刃刀超聲切削過(guò)程有限元模擬研究.pdf

1、NOMEX蜂窩復(fù)合材料由于其優(yōu)良特性，在航天航空、船舶、汽車等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。NOMEX蜂窩復(fù)合材料是一種多孔固體結(jié)構(gòu)的纖維復(fù)合材料，具各向異性的特點(diǎn)。蜂窩芯材料制作完成后，為了滿足裝配、連接等要求，大多數(shù)情況下需要進(jìn)行切削加工，但復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特殊，切削加工存在一定的難題。利用傳統(tǒng)的加工方式加工蜂窩復(fù)合材料時(shí)，容易導(dǎo)致基體開(kāi)裂、壓塌、毛刺、外形缺陷等加工缺陷。超聲振動(dòng)切削加工技術(shù)因其能提供更有效和更精確的加工手段，而在難加工的復(fù)合材料

2、領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，極大促進(jìn)了NOMEX蜂窩復(fù)合材料在各行各業(yè)的發(fā)展。雖然超聲切削技術(shù)是加工NOMEX蜂窩復(fù)合材料的可靠有效的加工手段，但是由于各方面都還處于初級(jí)水平階段，嚴(yán)重制約了NOMEX蜂窩復(fù)合材料部件的研發(fā)和生產(chǎn)。因此，為了優(yōu)化加工工藝，提高加工水平，加速我國(guó)航空航天以及國(guó)防事業(yè)的發(fā)展，就必須對(duì)切削力、材料破損機(jī)理等進(jìn)行深入研究。目前，有關(guān)蜂窩材料切削加工的分析還處于通過(guò)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)摸索的階段。然而，超聲切削過(guò)程的三維有限元模擬方法已經(jīng)

3、成為時(shí)代發(fā)展的動(dòng)向。針對(duì)此種現(xiàn)狀本文開(kāi)展了基于ABAQUS的芳綸紙蜂窩超聲切削過(guò)程有限元模擬研究，主要研究工作和成果如下：
　　(1)結(jié)合多孔固體的特性分析了 NOMEX蜂窩材料的相對(duì)密度，然后結(jié)合正交各向異性材料的性能，分析了NOMEX蜂窩復(fù)合材料的等效彈性參數(shù)和泊松比，同時(shí)研究了將NOMEX蜂窩材料應(yīng)用于數(shù)值分析時(shí)的本構(gòu)力學(xué)性能。
　　(2)分析了ABAQUS/Explicit顯式動(dòng)力學(xué)分析的特性，系統(tǒng)研究了有限元分析方

4、法中NOMEX蜂窩復(fù)合材料直刃刀超聲切削過(guò)程的材料本構(gòu)關(guān)系，刀-屑摩擦特性，材料失效準(zhǔn)則等關(guān)鍵技術(shù)，分析了超聲切削過(guò)程的有限元方法使用 ALE算法的必要性，同時(shí)研究了復(fù)合的超聲振動(dòng)使用有限元軟件的實(shí)現(xiàn)方法。
　　(3)利用 ABAQUS/Explicit軟件構(gòu)建了直刃刀超聲切削 NOMEX蜂窩復(fù)合材料的三維切削模型，模擬了NOMEX蜂窩復(fù)合材料的切削過(guò)程。并分別使用結(jié)構(gòu)仿真模擬三維模型和等效實(shí)體仿真模擬三維模型對(duì)相同加工條件下的