石墨烯增強金屬基航空復合材料微切削模擬與工藝優(yōu)化研究.pdf

1、納米顆粒增強的金屬基納米復合材料(MMNCs)已在航空航天等領域取得了廣泛的應用。近年來，隨著石墨烯(Graphene)的最新應用，其優(yōu)異的力學和物理特性，使石墨烯有望成為金屬基納米復合材料的理想增強體。本文通過建立石墨烯增強金屬基納米復合材料(Gr-MMNCs)的二維正交微切削有限元模型，研究這種新興納米復合材料的切削加工性能。
　　切削加工過程是一個復雜的動態(tài)過程，材料處于高應變、高應變率和高溫的狀態(tài)，涉及到材料的高度非線性塑

2、形變形和斷裂失效等一系列復雜的現(xiàn)象。因此，本文針對這一新型材料的本構模型、斷裂失效模型、摩擦模型和有限單元網(wǎng)格劃分技術等方面進行了仔細的研究，以期建立完備的有限元模型來更好地模擬復雜的切削動態(tài)塑性變形過程。在有限元建模中，為了更好的模擬真實情況下石墨烯增強體在金屬基體中位置和方向的雙隨機離散分布，本文開發(fā)了石墨烯的隨機分布算法，并基于Python語言編制了ABAQUS二次開發(fā)程序，實現(xiàn)了二維正交切削有限元模型的自動快速建模。通過與實驗結

3、果的對比，驗證了微觀有限元模型的可靠性。
　　基于有限元算例仿真結果，研究了各個加工工藝參數(shù)分別對平均切削力的影響效應。然后，借助數(shù)學統(tǒng)計工具，采用多因素分析方法定量的分析比較各參數(shù)對切削力的影響效應。結果表明，石墨烯增強金屬基納米復合材料微切削加工過程中，影響切削力的最顯著性參數(shù)是切削層厚度，其次是石墨烯的平均尺寸和質分比參數(shù)?；诙嘁蛩胤治龅慕Y果，得到Gr/Mg復合材料的加工優(yōu)化策略。同時，基于影響切削力的顯著性參數(shù)我們還得到