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碳纤维/环氧树脂复合材料钻削温度场建模与试验
  • ISSN号:1000-1093
  • 期刊名称:兵工学报
  • 时间:2013.7.15
  • 页码:846-852
  • 分类:TG580.14[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
  • 作者机构:[1]大连理工大学机械工程学院,辽宁大连116023
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51105054); 国家科技重大专项课题项目(2012ZX04003031)
  • 相关项目:力热耦合对碳纤维复合材料制孔缺陷的影响机理与对策
中文摘要:

碳纤维/环氧树脂(C/E)复合材料具有轻质、高模量、高比强度等优良特性在航空航天等领域有广泛的应用,但由于其各向异性、层间强度低、导热系数小和树脂对温度敏感等特点,导致钻孔加工中热量很容易聚集,形成很高的温度梯度,极易产生分层、毛刺等缺陷。以C/E复合材料钻孔过程中温度场的分布及变化为研究对象,依据传热学的基本原理,采用有限差分法(FDM),建立了C/E复合材料钻削温度场模型,探讨切削温度沿纤维方向的分布规律。采用硬质合金钻头开展C/E复合材料钻孔测温试验,采用预埋热电偶方法测量纤维方向不同处的温升,采用红外测温的方法测量出口处温度场分布。通过对试验结果和模型仿真结果对比分析可知:温度场仿真模型有较高的准确性,出口处温度场分布呈椭圆形,平行纤维方向时温升较高。

英文摘要:

Carbon fiber/epoxy (C/E) composites are characterized by light weight, high modulus and high specific strength, which make their use especially attractive to aerospace applications. But heat is easy to aggregate during drilling of C/E composites because of their anisotropy, low interlayer strength and the low thermal conductivity. It can result in a high temperature gradient which has a significant effect on the quality of the workpiece and the tool wear. A drilling temperature field model of the unidi- rectional composites is developed. Based on the finite difference method (FDM) , the temperature distri- bution and changes are simulated. A carbide twist drill is used in the experiments. The rise in tempera- ture rise at different fiber directions and distribution of temperature field at the exit are measured by using thermocouples and infrared camera, respectively. The results show that the temperature distribution is in agreement with the temperature field model, the distribution of temperature field at the exit oval, and the in temperature rise is higher in parallel with the fiber direction.

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期刊信息
  • 《兵工学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国兵工学会
  • 主编:许毅达
  • 地址:北京2431信箱
  • 邮编:100089
  • 邮箱:acta@cn-bgxh.cn
  • 电话:010-68962718 68963060
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1093
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2176/TJ
  • 邮发代号:82-144
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:15352