SiCp-Al基復(fù)合材料切削參數(shù)仿真及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有高的比剛度和比模量以及耐磨損、熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)異的物理力學(xué)性能，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)、電子封裝以及體育器材等領(lǐng)域。但SiCp/Al復(fù)合材料中因?yàn)镾iC增強(qiáng)顆粒的存在，導(dǎo)致其具有較差的機(jī)械加工性能，使得復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用受到阻礙，因此研究SiCp/Al復(fù)合材料的切削加工過(guò)程，對(duì)推動(dòng)復(fù)合材料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要價(jià)值。本文使用大型商用有限元軟件ABAQUS對(duì)SiCp/Al復(fù)合材料切削過(guò)程

2、進(jìn)行仿真分析，通過(guò)深入研究有限元方法的基本思想、有限元分析的基本步驟以及有限元建模的關(guān)鍵技術(shù)，基于有限元法從宏觀和微觀兩個(gè)角度建立仿真模型，宏觀模型即對(duì)SiCp/Al復(fù)合材料整體定義性質(zhì)，微觀模型即分開(kāi)定義SiC增強(qiáng)顆粒和Al基體的屬性。在兩種模型基礎(chǔ)上，分別研究了切削深度和切削速度對(duì)切削力的影響趨勢(shì)，分析了應(yīng)力場(chǎng)分布情況。同時(shí)，在微觀模型基礎(chǔ)上，模擬了切屑的形成過(guò)程，研究了顆粒和基體的內(nèi)部應(yīng)力分布、刀具與顆粒之間的相互作用，分析了已加

3、工表面缺陷形成的原因。為了驗(yàn)證兩種仿真模型的正確性與有效性，在CA6140A機(jī)床進(jìn)行了SiCp/Al復(fù)合材料車(chē)削實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)所得切削速度和切削深度對(duì)切削力的影響規(guī)律與兩種仿真模型所得結(jié)果基本一致，進(jìn)而驗(yàn)證了有限元模型的正確性。研究結(jié)果表明：切削SiCp/Al復(fù)合材料過(guò)程中，切削力隨著切削深度增加而顯著增大，隨著切削速度增大而略微減小；從微觀模型模擬結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，切削過(guò)程中，顆粒的應(yīng)力分布明顯高于基體，且最大應(yīng)力主要分布在SiC顆