大厚径碳纤维复合材料三维钻削有限元仿真及试验研究

针对CR929远程宽体客机承力构件制孔出口分层缺陷预测难、制孔载荷预测试验成本高等问题,开展大孔径碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)三维钻削仿真及试验研究.首先基于ABAQUS用户自定义子程序接口,利用Fortran语言编写CFRP宏观力学本构模型;随后建立大孔径CFRP三维钻削仿真过程有限元模型,并验证其正确性;最后利用有限元模型预测不同加工参数下的制孔轴向力、扭矩及出口分层损伤.研究结果表明:基于三维实体单元建模的复合材料,三维钻削有限元仿真模型可以可靠地预测制孔过程中的轴向力、扭矩.在CFRP出口处嵌入黏结单元可以预测制孔出口分层的形状.在相同工艺参数条件下,制孔的轴向力、扭矩、出口分层的仿真预测与试验结果最大相对误差分别为15.0％、19.0％、12.4％.