發(fā)布時間：2021-02-08 11:21

　　碳纖維復(fù)合材料具備碳纖維材料的強(qiáng)度高、耐磨性好、抗腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn),也具備樹脂材料的比重小、用途廣等優(yōu)點(diǎn),在各個行業(yè)的使用率越來越高。皮秒激光加工作為非接觸式加工方式,具有傳統(tǒng)刀具切削所不具備的加工損耗少的優(yōu)勢,也有納秒激光不具備的高精度和飛秒激光不具備的高效率特點(diǎn)。在皮秒激光加工碳纖維復(fù)合材料盲孔的實(shí)際生產(chǎn)中,存在盲孔底面凹陷、熱影響區(qū)過大、底面微觀形貌差、力學(xué)性能差等缺陷,給碳纖維復(fù)合材料盲孔的高質(zhì)量加工帶來了挑戰(zhàn)。因此,本課題對皮秒激光加工碳纖維復(fù)合材料盲孔的工藝規(guī)律和優(yōu)化方法等關(guān)鍵問題展開研究,探索皮秒激光下碳纖維復(fù)合材料盲孔的高精度加工策略,并對現(xiàn)有加工方法進(jìn)行優(yōu)化。主要研究內(nèi)容和相關(guān)結(jié)論如下:（1）皮秒激光加工碳纖維復(fù)合材料盲孔的質(zhì)量影響因素分析基于碳纖維復(fù)合材料的屬性和皮秒激光的特性,開展了皮秒激光工藝參數(shù)對盲孔質(zhì)量的影響規(guī)律實(shí)驗(yàn),分析并總結(jié)了激光功率、掃描速度和填充間距對盲孔熱影響區(qū)、底面凹陷和微觀形貌的影響規(guī)律。（2）皮秒激光加工碳纖維復(fù)合材料盲孔的仿真研究分析皮秒激光對碳纖維復(fù)合材料盲孔的宏觀去除規(guī)律,建立了COMSOL數(shù)值仿真模型,提出了變填充間距和變掃描速度加工策... 

【文章來源】：東華大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
        1.1.3 課題來源
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 CFRP激光加工技術(shù)
        1.2.2 短脈沖激光制孔工藝實(shí)驗(yàn)研究
        1.2.3 短脈沖激光制孔數(shù)值模擬研究
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 皮秒激光加工CFRP盲孔的質(zhì)量影響因素分析
    2.1 引言
    2.2 激光與復(fù)合材料的作用機(jī)理分析
        2.2.1 皮秒激光與CFRP特性
        2.2.2 激光作用CFRP熱力學(xué)分析
    2.3 盲孔的激光加工方法及質(zhì)量評價
        2.3.1 紅外皮秒激光加工系統(tǒng)和檢測裝置
        2.3.2 盲孔的激光加工方法
        2.3.3 盲孔的質(zhì)量評價方法
    2.4 盲孔的激光加工質(zhì)量影響因素分析
        2.4.1 盲孔激光加工缺陷的影響因素實(shí)驗(yàn)
        2.4.2 盲孔缺陷原因及擬采取的解決方法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 不同掃描策略下激光加工盲孔的數(shù)值模擬
    3.1 引言
    3.2 皮秒激光加工CFRP盲孔的有限元建模
        3.2.1 模型假設(shè)
        3.2.2 模型的理論基礎(chǔ)
        3.2.3 COMSOL模型的建立
    3.3 不同掃描策略的盲孔加工仿真結(jié)果分析
        3.3.1 等間距掃描策略的仿真結(jié)果分析
        3.3.2 變間距掃描策略的仿真結(jié)果分析
        3.3.3 變速度掃描策略的仿真結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 不同掃描策略下激光加工盲孔的實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 引言
    4.2 等間距掃描策略下激光加工盲孔實(shí)驗(yàn)
        4.2.1 熱影響區(qū)分析
        4.2.2 盲孔底面凹陷深度分析
        4.2.3 盲孔底面微觀形貌分析
    4.3 變間距掃描策略下激光加工盲孔實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 熱影響區(qū)分析
        4.3.2 盲孔底面凹陷深度分析
        4.3.3 盲孔底面微觀形貌分析
    4.4 變速度掃描策略下激光加工盲孔實(shí)驗(yàn)
        4.4.1 熱影響區(qū)及底面凹陷深度分析
        4.4.2 盲孔底面微觀形貌分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 本文總結(jié)
    5.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]CFRP制孔技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 劉雪梅,孫會來,賀龍宇,趙方方.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2018(03)
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[4]飛秒激光加工最新研究進(jìn)展[J]. 肖榮詩,張寰臻,黃婷.  機(jī)械工程學(xué)報. 2016(17)
[5]碳纖維復(fù)合材料激光切割實(shí)驗(yàn)研究[J]. 宋抒航.  機(jī)械制造. 2015(09)
[6]激光熱效應(yīng)數(shù)值模擬技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 張金琪,李建美,路長厚,房欣欣,馬卓.  機(jī)電工程. 2014(11)
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[10]碳纖維復(fù)合材料在航天領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 李威,郭權(quán)鋒.  中國光學(xué). 2011(03)

博士論文
[1]CFRP切削加工損傷成因及其評價方法[D]. 殷俊偉.大連理工大學(xué) 2018

碩士論文
[1]鋁合金表面激光加工熱效應(yīng)仿真與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張金琪.山東大學(xué) 2015



本文編號：3023842