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复合材料由于比重小、比强度大等特点,在航空航天、汽车、建筑等行业的使用比例逐年提升。碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,简称CFRP)和钛合金是制造飞机时常用的两种材料。CFRP与钛合金的联合使用涉及装配问题,铆钉连接和螺栓连接是绝大多数叠层结构采用的装配方式,所以需要在CFRP和钛合金上制孔。为了保证装配精度和制孔效率,两种材料需要使用同一把刀具同时进行钻孔加工。CFRP和钛合金本身都是难加工材料,而且两种材料的加工特性不同,如何选择合适的加工刀具,仍然存在问题。传统试验方法准备周期长、消耗成本高,而有限元技术可以弥补试验的不足之处。因此,本文针对CFRP/TC4叠层结构钻削加工开展有限元研究。运用UG和ABAQUS软件分别建立CFRP、TC4的三维钻削模型,并开展相关试验验证模型的准确性。在此基础上,研究刀具钻尖角和螺旋角对钻削CFRP/TC4中TC4层的轴向力和扭矩的影响规律及其原因,研究影响CFRP分层损伤区域的因素及其原因。主要研究内容如下:(1)运用UG三维建模软件建立钻头实体模型,将钻头实体模型导入ABAQUS软件,建立CFRP/TC4钻削有限元模型。(2)基于已建立的钻削模型,分别开展TC4、CFRP钻削仿真,分析钻削过程中的轴向力和扭矩。通过TC4和CFRP钻削试验,验证有限元分析的准确性。并分析不同刀具钻尖角和螺旋角对CFRP/TC4中TC4层的轴向力和扭矩的影响规律。(3)结合Cohesive单元建立CFRP分层损伤模型,探究CFRP/TC4制孔分层损伤,并开展相关试验验证模型的准确性。基于该分层损伤模型,分别研究刀具钻尖角、未切削层数、CFRP铺层方式以及TC4厚度对分层损伤区域的影响。使用分层比率FS度量CFRP分层损伤严重程度,借助PS软件对分层损伤区域图像进行二值化处理,运用MATLAB计算分层比率FS,定量分析以上各因素对分层损伤区域的影响规律。