陈燕
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葛恩德
,
傅玉灿
,
苏宏华
,
徐九华
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150211.002
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有优越的物理和力学性能,已在航空制造工业中得到大量应用.在主承力结构中,CFRP与金属材料的连接通常为机械连接.然而,CFRP的各向异性严重影响了其制孔质量.由于CFRP和金属具有截然不同的材料属性,CFRP/金属叠层结构制孔技术成为飞机装配过程中的一大难题.本文首先阐述了CFRP及其叠层结构在切削过程中的切屑形成机制、钻削力和钻削热的研究现状;其次,剖析了钻削过程中典型加工损伤,如毛刺与撕裂、分层缺陷及孔壁表面损伤的产生原因和影响因素;然后,介绍了CFRP制孔刀具材料和几何结构的优化设计研究进展,并综述了螺旋铣孔、变工艺参数钻削、“以磨代钻”和振动辅助制孔等多种CFRP及其叠层结构加工新技术及钻削过程的仿真研究.最后,借鉴钎焊工具和超声振动技术的独特优势,提出了磨粒有序排布钎焊金刚石工具的超声振动加工构想,以达到CFRP及其叠层结构的精密高效制孔加工这一目的.
关键词:
碳纤维增强树脂基复合材料
,
叠层结构
,
钻削
,
加工缺陷
,
金刚石工具
葛恩德
,
傅玉灿
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苏宏华
,
徐九华
,
陈雪梅
稀有金属
针对飞机后机身框TC21损伤容限钛合金带孔零件在服役过程中易过早产生疲劳裂纹的问题,采用开缝衬套冷挤压强化工艺进行了不同挤压量下的孔强化实验,并对挤压强化后的试样进行疲劳试验研究,得到了挤压量对TC21钛合金疲劳增益的影响规律.通过有限元仿真的方法研究了挤后孔边残余应力分布规律,从宏观和微观两方面观察和分析了不同挤压量下的疲劳断口形貌,探讨了冷挤压对孔边疲劳裂纹的萌生和扩展的影响,揭示了疲劳增益机理.研究结果表明,冷挤压强化后的孔边存在明显的切向压缩残余应力,改变了孔边裂纹萌生位置,延长了交变载荷作用下的疲劳裂纹扩展寿命,疲劳寿命随着挤压量的增大而明显提高,挤后试样疲劳寿命均提高50％以上.
关键词:
TC21钛合金
,
孔冷挤压
,
残余应力
,
疲劳寿命
,
疲劳裂纹
