Nomex蜂窝复合材料超声切割断裂机理研究

发布时间：2017-04-13 16:23

  本文关键词：Nomex蜂窝复合材料超声切割断裂机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Nomex蜂窝复合材料由于其优越的机械性能和良好的绝缘透波性而被普遍使用在电子机械、雷达、航天航空以及其他特殊要求的行业中。Nomex蜂窝复合材料是多孔格状结构的短纤维难加工材料,传统数控铣削加工蜂窝复合材料存在着铣削效率低、铣削质量差、加工环境恶劣等缺点。为解决此类难点,超声切割技术被运用于Nomex蜂窝复合材料的实际加工中,有效提升了蜂窝复合材料的切割质量和切割效率。但由于蜂窝复合材料超声特种切割才刚刚起步,对Nomex蜂窝复合材料的材料力学特性的和Nomex蜂窝复合材料超声切割断裂机理都未深入展开研究,没有建立起完善的材料本构模型和断裂分析机理,这在某种意义上也阻碍了Nomex蜂窝复合材料的推广和发展。针对此种现状本文开展了Nomex蜂窝复合材料超声切割断裂机理研究,主要研究工作和成果如下:(1)采用复合材料宏观力学分析方法,对Nomex纤维单向板进行了研究,建立了Nomex纤维单向板的本构力学模型,然后在此基础上结合Nomex蜂窝的几何结构特性,进一步建立了Nomex蜂窝复合材料本构力学模型。(2)对Nomex蜂窝复合材料超声特种切割的加工工艺进行了具体研究,针对直刃刀超声切割加工和圆盘刀超声切割加工,分别对直刃刀刀具运动学和圆盘刀刀具运动学进行了分析,并建立了直刃刀超声振动力学模型和圆盘刀超声振动力学模型。(3)以直刃刀超声切割Nomex蜂窝复合材料为例,对蜂窝复合材料超声切割断裂机理进行研究,通过对Nomex蜂窝复合材料超声切割时的受力情况和断裂方式进行分析,建立相应的超声切割断裂力学模型,并使用MATLAB软件对超声切割断裂力学模型进行仿真模拟来验证断裂力学模型的准确性,为超声切割技术的参数选择和工艺设定提供理论支持。(4)通过进行以切割进给角度为单因素变量的直刃刀超声切割蜂窝复合材料实验,来验证Nomex蜂窝复合材料本构力学特性的正确性。通过进行以刀具倾角为单因素变量的直刃刀超声切割蜂窝复合材料实验,来验证Nomex蜂窝复合材料超声切割断裂机理的合理性。
【关键词】：Nomex蜂窝复合材料 断裂机理 本构模型 超声切割 力学模型
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;TB559
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 Nomex蜂窝复合材料的特点及应用10-11
• 1.1.1 Nomex蜂窝复合材料的特点10
• 1.1.2 Nomex蜂窝复合材料的应用10-11
• 1.2 Nomex蜂窝复合材料传统加工研究11-12
• 1.3 Nomex蜂窝复合材料超声切割加工研究12-15
• 1.3.1 超声切割加工原理13
• 1.3.2 超声切割加工设备13-15
• 1.4 课题来源、研究意义和研究内容15-18
• 1.4.1 课题来源15-16
• 1.4.2 论文的研究意义16
• 1.4.3 论文主要研究内容16-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 Nomex蜂窝复合材料的构成及力学性能分析19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 Nomex蜂窝复合材料制造工艺研究19-20
• 2.3 Nomex蜂窝纸基材料的构成及特性分析20-22
• 2.3.1 Nomex蜂窝纸基材料的构成分析20-21
• 2.3.2 Nomex蜂窝纸基材料特性分析21-22
• 2.4 Nomex蜂窝复合材料本构力学性能分析22-29
• 2.4.1 Nomex纤维单向板本构力学特性分析22-26
• 2.4.2 Nomex蜂窝复合材料本构力学特性分析26-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 Nomex蜂窝复合材料超声切割加工分析30-39
• 3.1 引言30
• 3.2 直刃刀超声切割加工分析30-34
• 3.2.1 Nomex蜂窝复合材料直刃刀超声切割工艺及运动学分析30-32
• 3.2.2 Nomex蜂窝复合材料直刃刀超声振动切割力学分析32-34
• 3.3 圆盘刀超声切割加工分析34-38
• 3.3.1 Nomex蜂窝复合材料圆盘刀超声切割工艺及运动学分析34-35
• 3.3.2 Nomex蜂窝复合材料圆盘刀超声振动切割力学分析35-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 Nomex蜂窝复合材料超声切割断裂机理分析39-47
• 4.1 引言39
• 4.2 Nomex蜂窝复合材料超声切割断裂机理研究39-42
• 4.3 Nomex蜂窝复合材料超声切割断裂机理比较分析42-46
• 4.3.1 Nomex蜂窝复合材料传统剪切力与传统挤压力仿真42-43
• 4.3.2 Nomex蜂窝复合材料超声剪切力与超声挤压力仿真43-45
• 4.3.3 Nomex蜂窝复合材料超声切割与传统切割的对比分析45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 Nomex蜂窝复合材料超声切割断裂实验研究47-56
• 5.1 引言47
• 5.2 实验装置及实验材料47-50
• 5.2.1 实验硬件装置48-49
• 5.2.2 实验软件装置49
• 5.2.3 实验材料49-50
• 5.3 Nomex蜂窝复合材料超声切割断裂实验及分析50-54
• 5.3.1 Nomex蜂窝复合材料超声切割断裂实验原理50-51
• 5.3.2 切割进给角度实验研究及分析51-52
• 5.3.3 刀具倾角实验研究及分析52-54
• 5.4 本章小结54-56
• 第六章 总结与展望56-58
• 6.1 总结56-57
• 6.2 展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-62
• 附录62

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本文编号：304009