陈敏孙
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江厚满
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焦路光
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李君神
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刘泽金
复合材料学报
实验研究了靶板表面有0.4 Mach(1 Mach=340 m/s)切向空气气流、0.4 Mach切向氮气气流和无气流时,976 nm连续激光对碳纤维增强E-51环氧树脂复合材料的辐照效应,得到了该材料在不同功率密度下的烧蚀规律.实验结果表明:当样品发生剧烈热分解时,随热分解气体流出边界的固体颗粒对入射激光有屏蔽作用；切向气流一方面可以减弱这种屏蔽作用,有利于辐照区的烧蚀,另一方面对样品有冷却作用,不利于烧蚀；相比于氮气流,空气流有助于产物的燃烧,对下游附近区域产生明显的加热作用；切向空气气流的加载会明显提高扩散到样品表面的氧气浓度,导致碳纤维发生氧化烧蚀；三种气流状态下,当入射激光功率密度在100～800W/cm2范围内,随着功率密度的增大,激光能量的利用效率逐渐降低.
关键词:
激光辐照
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切向气流
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碳纤维增强环氧树脂复合材料
,
氧化烧蚀
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破坏
路冬
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李志凯
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融亦鸣
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舒嵘
复合材料学报
为了对碳纤维增强树脂基复合材料切削加工过程中的基体破坏及亚表层损伤机制进行研究,借助数值仿真方法建立了基于宏观各向异性的复合材料正交切削有限元模型.采用Hashin Damage失效准则,通过定义纤维拉伸断裂、压缩屈曲极限应力及基体横向拉伸断裂、剪切断裂极限应力等数值,建立了复合材料切削加工动态物理仿真模型.通过切削力仿真值与实验值的比较,验证了仿真模型的有效性.通过对0°和90°纤维方向复合材料基体开裂和压溃的分析发现,当进入稳定切削后,基体开裂方向与纤维方向平行,而基体的压溃主要发生在刀尖周围.分析了纤维方向对复合材料亚表面损伤深度的影响,随着纤维方向角度的增加,工件亚表面裂纹损伤深度呈增长趋势.
关键词:
碳纤维增强树脂基复合材料
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切削仿真
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失效准则
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极限应力
,
纤维方向
