【摘要】：Nomex蜂窩復(fù)合材料的超聲切割技術(shù)克服了傳統(tǒng)高速銑削中存在的工件固持困難、加工粉塵大等問(wèn)題。基于斷裂力學(xué)研究Nomex蜂窩復(fù)合材料的超聲切割機(jī)理,為超聲切割工藝參數(shù)優(yōu)化以及超聲波聲學(xué)主軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。根據(jù)直刃刀超聲切割Nomex蜂窩復(fù)合材料加工工藝,建立直刃刀的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,分析得到超聲切割斷續(xù)加工過(guò)程中直刃刀與材料相互作用時(shí)間關(guān)系;應(yīng)用斷裂力學(xué)理論,引入動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子建立蜂窩復(fù)合材料的斷裂韌性模型,研究超聲切割作用下蜂窩復(fù)合材料的微觀斷裂過(guò)程,根據(jù)直刃刀位移和裂紋擴(kuò)展的關(guān)系模型,分析切削力的影響因素,并進(jìn)行仿真研究。研制了超聲切割工藝試驗(yàn)臺(tái),對(duì)蜂窩復(fù)合材料進(jìn)行了有超聲和無(wú)超聲切割加工的對(duì)比試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果顯示超聲切割顯著地減小了切削力,也證實(shí)了沖擊產(chǎn)生的微裂紋擴(kuò)展是蜂窩復(fù)合材料在直刃刀超聲切割作用下,切割力減小的主要原因。理論分析和試驗(yàn)研究表明基于斷裂力學(xué)的Nomex蜂窩復(fù)合材料超聲切割機(jī)理研究具有有效性和合理性。
[Abstract]:The ultrasonic cutting technology of Nomex honeycomb composites overcomes the problems of high speed milling, such as hard holding of workpiece and large dust. The ultrasonic cutting mechanism of Nomex honeycomb composites is studied based on fracture mechanics, which provides a theoretical basis for the optimization of ultrasonic cutting parameters and the optimum design of ultrasonic acoustic spindle. According to the technology of ultrasonic cutting Nomex honeycomb composite material with straight edge knife, the kinematics equation of straight edge cutter is established, and the time relation between straight edge knife and material in ultrasonic cutting intermittent machining is analyzed, and the fracture mechanics theory is applied. The fracture toughness model of honeycomb composites was established by introducing dynamic stress intensity factor. The microfracture process of honeycomb composites under ultrasonic cutting was studied. The influencing factors of cutting force are analyzed and simulated. The ultrasonic cutting process test bench was developed, and the ultrasonic and non-ultrasonic cutting experiments of honeycomb composites were carried out. The experimental results showed that the cutting force was significantly reduced by ultrasonic cutting. It is also proved that the microcrack propagation caused by impact is the main reason for the reduction of cutting force of honeycomb composites under the action of ultrasonic cutting with straight edge knife. Theoretical analysis and experimental study show that the ultrasonic cutting mechanism of Nomex honeycomb composites based on fracture mechanics is effective and reasonable.
【作者單位】： 杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51475130)
【分類號(hào)】：TG663

【參考文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2133705