机械工程学报

作者：苏飞, 欧阳晨恺, 李纯杰, 郑雷, 蔡志华

单位：1. 湖南科技大学难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室 湘潭 411201;2. 盐城工学院机械工程学院 盐城 224051

关键词：混杂纤维增强复合材料,平纹编织结构,切削加工机理,有限元模型；

基金：国家自然科学基金（52175400、51805164）、湖南省自然科学基金（2021JJ30263）、江苏省自然科学基金面上（BK20201474）和湖南省教育厅科研（18A182）资助项目。

由于碳纤维和Kevlar纤维力学性能相差迥异，在C-K纤维混杂增强复合材料（Carbon-Kevlar fiber hybrid composite，CKFH）加工中易产生加工缺陷，比单种纤维复合材料的加工缺陷更难控制。由此，从微观和宏观角度，构建CKFH三维有限元切削模型，分析CKFH的切削去除机理及平纹编织结构对切削过程的影响机制。结果表明，在不同纤维取向下，Kevlar纤维均易产生抽丝拉毛现象，尤其当纤维取向θ=0°/180°时最为明显；纤维取向θ=0°/180°时，切屑多为卷曲片状切屑，纤维取向θ=45°、90°、135°时，两种纤维的断裂相互影响，切削表面、切屑形态均与切削方向存在密切关系，当纤维取向θ=45°时，多为细小片状切屑，纤维取向θ=90°时，切屑多为絮状块状切屑，纤维取向θ=135°时，切屑多为成块状切屑；从碳纤维切向Kevlar纤维时，Kevlar纤维出现松散、抽丝拉毛现象明显，从Kevlar纤维切向碳纤维时，在Kevlar纤维的韧性弯曲区碳纤维发生弯曲脆断、碎裂，易出现凹坑；平纹编织结构对切削应力的传递具有明显的阻断作用，有限元仿真结果与试验观测结果基本吻合。

来源：2022年第21期

《机械工程学报》期刊编辑部

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