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石英纤维复合材料的磨削加工性能研究\r\n\t\t

本站小编 Free考研考试/2022-01-16

\r王玉果,徐靖宇,林 彬\r
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AuthorsHTML:\r王玉果,徐靖宇,林 彬\r
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AuthorsListE:\rWang Yuguo,Xu Jingyu,Lin Bin\r
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AuthorsHTMLE:\rWang Yuguo,Xu Jingyu,Lin Bin\r
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Unit:\r天津大学先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室,天津 300350\r
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Unit_EngLish:\rKey Laboratory of Advanced Ceramics and Processing Technology of Ministry of Education,Tianjin University,Tianjin 300350,China\r
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Abstract_Chinese:\r为了探究石英纤维复合材料在磨削过程中的损伤演变规律及磨削性能,本文将2.5 维石英纤维机织复合材料作为研究对象,对材料各个组分分别建模构成细观几何模型.通过使用SolidWorks 中二次开发中Rnd 函数生成多个随机平面将磨粒切割成多面体,利用ABAQUS 有限元分析软件首先对复合材料细观模型进行三维单磨粒磨削仿真,再分别从不同纤维方向进行基于三相微观结构的二维磨削仿真,分析了不同的纤维方向对加工表面质量的影响.通过进行磨削实验观察材料表面形貌,利用声发射技术对材料损伤实时监测并与仿真对比,结果表明复合材料断裂起始主要是由基体最大主应力和界面强度主导的,产生的裂纹沿着界面扩展,纤维束于不同磨削方向加工时由于受到磨粒剪切、弯曲、挤压及耕犁等不同的综合作用,断头呈不同的状态,纤维受剪切作用的加工表面质量比纤维受拉压发生断裂后的表面质量较好.\r
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Abstract_English:\rIn this study,we developed a meso-geometric model by modeling each element of 2.5-dimensional woven composites to investigate the damage mechanism and grinding performance of composites. Using the secondary development function Rnd in SolidWorks,the abrasive grain can be cut into polyhedrons by multiple random planes. We simulated the single-abrasive grinding process in three-dimension using the finite element software ABAQUS. In addition,we performed a two-dimensional grinding simulation with different fiber angles in a three-phase microstructure;hence,we analyzed the surface qualities associated with different angles. We examined the surface morphology of materials after grinding via scanning electron microscopy(SEM),and monitored the material damage via real time
acoustic emission technology. From the simulation,we determined the initiation of fractures to be dominated by the maximum principal stress of the matrix and the interfacial strength,with cracks expanding along the interface. Various shapes of the broken fibers are caused by different integrated impacts during the processing of fiber bundles in different grinding directions,such as shearing,bending,squeezing,and ploughing of abrasive grains. The surface quality of fibers subjected to shearing tends to be higher than those subjected to stretching and compression.\r
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Keyword_Chinese:机织复合材料;磨削机制;有限元分析;几何模型;单磨粒磨削\r

Keywords_English:woven composite;grinding mechanism;finite element analysis;geometric model;single-diamond grinding\r


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