基于碳纤维复合材料切削加工回弹效应的刀具磨损机制与工艺控制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51805476
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites are widely used in aerospace due to its excellent comprehensive performance. However, as a typical material that is difficult to process, wear of flank face is an intractable problem for processing of carbon fiber-reinforced polymer (CFRP), and the current theories and methods could not make an in-depth analysis for the effect of rebound mechanism on the flank face. Therefore, in this project, the rebound deformation of CFRP with different layer angle in the flank face area is taken as the research object. The rebound mechanism under different process conditions, the correlation mechanism between the rebound and the cutting temperature, the tool wear are taken as the research focus. Firstly, the correlation among the bending deformation state of carbon fiber- changes in material properties- tool friction is researched. Then couple mechanism between the rebound effect and the cutting heat, the tool wear is described. The mutagenic mechanism of the contact between the tool and the.workpiece of the flank face for the cutting force, the cutting temperature and the rebound is proposed, and it provides theoretical and technical support for the realization of high efficiency, high precision and low cost machining of carbon fiber composites, which is of great academic significance and industrial application value for improving the level of CFRP processing in China.
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)因其良好的综合性能在航空航天领域得到了广泛的应用。然而,作为典型的难加工材料,后刀面磨损是CFRP加工无法回避的难题,现有理论和方法缺乏对后刀面区域变形回弹机制的深入分析。为此,本项目以刀具后刀面位置不同铺层角度碳纤维复合材料变形回弹特性为研究对象,从不同工艺条件下回弹的形成机制,以及回弹量与温度、刀具磨损的关联机制进行突破,首先开展碳纤维弯曲变形状态-材料组织性能变化-刀具摩擦形式相关性研究,进而阐述回弹效应与后刀面切削热量及刀具磨损的耦合作用机理,揭示后刀面刀具-工件接触形态对切削力、切削温度及材料变形回弹诱变机制,提出针对后刀面区域变形回弹效应的碳纤维复合材料加工工艺优化控制策略,为实现碳纤维复合材料高效、高精度、低成本切削加工提供理论和方法支持,对于提升我国碳纤维复合材料加工水平具有重要的学术意义和产业化应用价值。

结项摘要

随着航空制造技术的进步与发展,碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)因其良好的综合性能得到了广泛的应用,复合材料用量已成为衡量飞机先进性的重要标志之一。CFRP构件与其他航空结构件装配时,大都需要钻削、铣削等后续机械加工方式,以满足装配的精度要求,其中钻削占后续机械加工总量的50%以上。然而,作为典型的难加工材料,后刀面磨损是CFRP加工无法回避的难题,现有理论和方法并未实现对后刀面区域变形回弹机制的深入分析。为此,本项目以刀具后刀面位置不同铺层角度碳纤维复合材料变形回弹特性为研究对象,从不同工艺条件下回弹的形成机制,以及回弹量与温度、刀具磨损的关联机制进行突破,首先开展碳纤维弯曲变形状态-材料组织性能变化-刀具摩擦形式相关性研究,进而阐述回弹效应与后刀面切削热量及刀具磨损的耦合作用机理,揭示后刀面刀具工件接触形态对切削力、切削温度及材料变形回弹诱变机制,提出针对后刀面区域变形回弹效应的碳纤维复合材料加工工艺优化控制策略,为实现碳纤维复合材料高效、高精度、低成本切削加工提供理论和方法支持。. 该项研究可有效补充复合材料高效加工工艺理论体系,并广泛推广于航空、航海等相关复材应用产业。目前,研究成果已经成功应用于多个相关项目,有效提升了产品制孔质量与制孔效率,得到了相应用户单位的一致好评。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Influence of fiber cutting at the composite grid intersection on the compressive performance of laminate
复合材料网格交叉处纤维切割对层合板压缩性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.compstruct.2021.113859
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Composite Structures
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Gao Yu;Song Xiaowen;Ding Huiming;Wang Han;Wang Haijin;Ke Yinglin
  • 通讯作者:
    Ke Yinglin
Effect of Ø 0.11mm Z-pinning on the properties of composite laminates via an ultrasound guided insertion process
通过超声波引导插入工艺,Ø 0.11mm Z 形钉扎对复合材料层压板性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.compscitech.2021.108906
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Composites Science and Technology
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Shaohua Fei;Weiwei Wang;Han Wang;Di Yang;Huiming Ding;Haijin Wang;Jiangxiong Li;Yinglin Ke
  • 通讯作者:
    Yinglin Ke
An efficient thermal cure profile design method for autoclave curing of large size mold
一种高效的大尺寸模具热压罐固化热固化轮廓设计方法
  • DOI:
    10.1007/s00170-021-07015-4
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Dolkun Dilmurat;Wang Han;Wang Haijin;Ke Yinglin
  • 通讯作者:
    Ke Yinglin
Pose and shape error control in automated machining of fastener holes for composite/metal wing-box assembly
复合材料/金属翼盒组件紧固件孔自动加工中的位姿和形状误差控制
  • DOI:
    10.1016/j.jmapro.2021.03.052
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Manufacturing Processes
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Mei Biao;Wang Haijin;Zhu Weidong
  • 通讯作者:
    Zhu Weidong
Unified plastic limit analysis of the cap bottom generated by a dedicated cutting tool in orbital drilling
轨道钻孔专用刀具生成盖底的统一塑限分析
  • DOI:
    10.1007/s00170-021-07354-2
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Zhou Lan;An Guosheng;Li Wensheng;Wang Haijin;Li Wei
  • 通讯作者:
    Li Wei

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其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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