基于Deform的碳纤维复合材料在低温介质下铣削过程有限元分析

Deform软件

DEFORM® 系统是一款工程软件，使设计人员能够在计算机上分析金属成型、热处理、机加工和机械连接过程，而不是在车间通过反复试验来分析。二十年来，使用 DEFORM 进行过程模拟一直在领先公司的成本、质量和交付改进方面发挥着重要作用。当今的竞争压力要求公司利用一切可以使用的工具。

任务综述

CFRP的后处理是确保制造的零件满足尺寸公差、表面质量和其他功能要求的重要过程。

• 在后处理过程中，FRP 中存在高热应力

• 由于热膨胀系数变化而产生的内部热应力

• 工艺温度升高会削弱基质和纤维之间的结合能力

• 温度影响加工质量

  这导致了由于冷却缺失或冷却不足的加工质量差

这需要：

低温过程冷却使 CFRP 基体脆化

• 不污染材料或环境

• 快速冷却

  

  模型建立

使用Johnson-Cook模型建立模型，JOHNSON -COOK 模型仅需要相对少量的材料相关参数即可使其适应所模拟的材料.

CFRP在-25、25、100℃三种不同温度下的实验应力应变响应，应变率为25 s-1:

刀具参数设定

Werkzeugparameter 刀具数据
Effektiver Schnittdurchmesser(D）刀具直径	10mm
Spiralwinkel 螺旋角	25°
Anzahl der Schneide 刀数	4
Freiwinkel schneide	10.96°
Fasenbreite schneide	0.689mm
Spanwinkel schneide	90°
Material材料	WC

基于结构光的主动 3D 扫描系统产生的 3D 重建可以实现高精度。通过扫描获取的数据重建刀具。

成果展示

经过冷却的工件比未冷却工件高温分布面积更小

从图中可以看出，冷却降低峰值压力，显着改变了压力分布范围