本文選題：激光技術(shù)　切入點(diǎn)：激光切割　出處：《激光與光電子學(xué)進(jìn)展》2017年11期

【摘要】：研究了激光切割碳纖維復(fù)合材料(CFRP)過(guò)程中碳纖維的鋪設(shè)方向和樹(shù)脂含量對(duì)激光能量傳遞方向以及切割質(zhì)量的影響。根據(jù)復(fù)合材料混合定律設(shè)定材料物理參數(shù),建立了碳纖維鋪設(shè)角度為0°、45°、90°,樹(shù)脂含量由30%增至50%的單層CFRP三維有限元模型。數(shù)值模擬結(jié)果表明,激光多向切割單層CFRP時(shí),燒蝕前沿的能量傳遞方向由激光切割方向主導(dǎo);隨著纖維鋪設(shè)角度的增大,傳遞方向的角度增大;穩(wěn)定切割時(shí)能量傳遞主要沿纖維鋪設(shè)方向。隨著纖維鋪設(shè)角度的增大,切縫傾角增大,表面碳纖維燒蝕寬度幾乎不變,溫度場(chǎng)變寬,最高溫度降低。切割不同樹(shù)脂含量單層CFRP時(shí),熱影響區(qū)寬度和最高溫度隨樹(shù)脂含量的增加都呈近似線性變化。與試驗(yàn)結(jié)果相比,數(shù)值模擬結(jié)果中的表面碳纖維被燒蝕寬度的平均誤差為10.66%,熱影響區(qū)寬度的平均誤差為13.09%。
[Abstract]:The effects of laying direction and resin content of carbon fiber on laser energy transfer direction and cutting quality during laser cutting of carbon fiber composites (CFRPs) were studied.According to the mixing law of composite materials, a three-dimensional finite element model of single-layer CFRP is established, in which the angle of carbon fiber laying is 0 擄~ 45 擄~ 90 擄and the resin content increases from 30% to 50%.The numerical simulation results show that the energy transfer direction of ablation front is dominated by laser cutting direction, and the angle of transfer direction increases with the increase of fiber laying angle.The energy transfer is mainly along the direction of fiber laying during stable cutting.With the increase of the fiber laying angle, the slit angle increases, the ablation width of the surface carbon fiber is almost unchanged, the temperature field becomes wider, and the maximum temperature decreases.When the monolayer CFRP was cut with different resin content, the width and maximum temperature of the heat-affected zone changed linearly with the increase of resin content.Compared with the experimental results, the average error of the ablated width of the surface carbon fiber in the numerical simulation is 10.66, and the average error of the width of the heat-affected zone is 13.09.
【作者單位】： 大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(51375073,51321004)
【分類號(hào)】：TN249

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本文編號(hào)：1701551