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碳纤维增强复合材料螺旋铣孔切削力及加工质量研究

刘刚 , 张恒 , 王亚飞 , 周兰 , 高凯晔 , 柯映林 , 卢大伟

复合材料学报

针对传统钻孔方法加工复合材料时易导致分层、撕裂等缺陷的问题,采用螺旋铣作为新的制孔技术,根据飞机装配现场的实际加工条件,构建以机器人为移动载体、螺旋铣孔终端执行器为加工单元、螺旋铣孔专用刀具为切削工具的加工系统,采用该加工系统对碳纤维增强复合材料(CFRP)螺旋铣孔关键工艺参数进行正交试验,并讨论了刀具主轴转速、每齿进给量和轴向切削深度等工艺参数对切削力的影响规律;通过对加工缺陷的监测,探讨了切削力与CFRP分层、撕裂等缺陷之间的关系;最后对工艺参数进行优化,经试验验证,优化后轴向切削力较优化前降低26％以上,孔入口及出口处均无撕裂、毛刺,加工质量最优.

关键词: 螺旋铣 , 正交试验 , 切削力 , 分层 , 撕裂 , 碳纤维增强复合材料

方向舵纸基蜂窝芯零件夹持方法研究

刘刚 , 柯映林

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2004.05.010

采用基于磁场和摩擦吸附原理的纸基蜂窝芯零件夹持方法,以某型号飞机方向舵蜂窝芯零件为对象,研究了区域划分单元的形式以及在确定的铣削条件下Z向变形与蜂窝芯高度的关系,利用实验测试和有限元方法对专用装夹平台进行了设计分析,确定了夹持点的位置以及夹持点的反力,最后给出了设计方案.

关键词: 蜂窝芯 , 摩擦力 , 铁粉 , 有限元分析 , 磁场

残余应力对加工变形影响的分析与模拟

董辉跃 , 柯映林

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2005.05.012

为了研究材料去除过程中残余应力的重新分布及该过程所引起的工件变形,假设在该过程中没有引入另外的应力,采用理论计算和有限元模拟的方法对含有已知单向应力情况的矩形板进行了求解,计算了在剥层过程中的曲率、挠度和残余应力,并分析了剩余部分的残余应力变化趋势.结果表明理论解与有限元解获得了极好的吻合.采用有限元法进一步研究了材料去除过程中,单向和双向残余应力对加工变形的影响以及最终残余应力分布规律的异同.

关键词: 残余应力 , 变形 , 有限元

航空高强度铝合金残余应力的抑制与消除

王秋成 , 柯映林

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2002.03.015

从残余应力的产生和释放两个方面,讨论了抑制与消除铝合金中残余应力的若干技术与方法.首先,从尽量减少残余应力的产生又兼顾获得所需机械性能的角度,分析了采用热水淬火、喷雾淬火及有机介质淬火等淬火工艺.其次讨论了消除铝合金中残余应力的若干技术方法的特点、效果与适用场合,并指出在铝合金结构件淬火后的不稳定状态进行残余应力消除处理效果最佳.

关键词: 铝合金 , 残余应力 , 消除 , 抑制

7075铝合金厚板预拉伸模拟分析及其在淬火残余应力消除中的应用

柯映林 , 董辉跃

中国有色金属学报

运用有限元软件ABAQUS, 对7075铝合金板材淬火过程进行了模拟.比例件的加工变形表明淬火模拟所得的残余应力是可信的.在获得淬火残余应力的基础上, 模拟了不同预拉伸量对毛坯的淬火残余应力的消除.结果表明: 拉伸量为3%时, 毛坯产生2.1%～2.6%的永久变形, 残余应力消除量约为86%, 完全符合航空铝合金厚板生产工艺的规定.

关键词: 预拉伸 , 7075铝合金 , 淬火 , 残余应力 , 变形

7050航空铝合金"单因素"本构模型参数与温度相关性研究

杨勇 , 柯映林 , 董辉跃

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2007.04.005

从理论和实验两方面研究7050航空铝合金"单因素"本构模型中参数与温度的相关性.通过位错理论分析和进行材料基本关系式推导指出铝合金材料模型受温度的影响.设计准静态压缩实验和高速冲击压缩实验研究材料的静、动态力学性能.通过对试验数据的分析、拟合和比较,得出7050航空铝合金"单因素"本构模型中的参数与温度相关的结论.根据试验结果建立材料参数与温度之间的数学映射,并在此基础上构建7050航空铝合金单因素"本构模型,最后进行切削实验验证模型的正确性.7050航空铝合金"单因素"本构模型的建立为进一步开展切削加工有限元模拟和进行工艺优化奠定基础.

关键词: 金属切削 , 7050航空铝合金 , 材料本构模型 , 压缩试验

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