Моделирование, оптимизация и проектирование технологических процессов механической обработки полимерных композиционных материалов
Вантажиться...
Дата
2016
Автори
ORCID
DOI
Науковий ступінь
доктор технических наук
Рівень дисертації
докторская диссертация
Шифр та назва спеціальності
05.02.08 – технология машиностроения
Рада захисту
Специализированный ученый совет Д 64.050.12
Установа захисту
Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт"
Науковий керівник
Тимофеев Юрий Викторович
Члени комітету
Грабченко Анатолий Иванович
Тимофеев Юрий Викторович
Пермяков Александр Анатольевич
Тимофеев Юрий Викторович
Пермяков Александр Анатольевич
Видавець
НТУ "ХПИ"
Анотація
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.08 – технология машиностроения. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016.
Диссертация посвящена развитию технологии механической обработки полимерных композиционных материалов. Решена научно-техническая задача повышения качества и производительности операций точения и сверления за счет применения теории рационального выбора инструмента и оптимального расчета режимных параметров обработки. Используя достижения механики разрушения и контактного разрушения, разработана теория перерезания волокон (жгутов) при механической обработке ПКМ. Сформулирована математическая модель зарождения трещины в контакте как результат внедрения абсолютно жесткого индентора заданной кривизны. Используя метод граничных элементов, разработана численная модель контактного взаимодействия вершины инструмента с обрабатываемым композитом. Задача решается в несколько этапов. На последнем этапе моделируется контактное взаимодействие вершины инструмента и фрагмента ПКМ в виде "жгут-связующее-жгут". Проведена систематизация известных эмпирических зависимостей силовых факторов и фактора расслоения при обработке различных видов ПКМ различными типами инструментов. Представлены оценки по влиянию состава ПКМ, армирования и направления обработки на разлохмачивание поверхности отверстий и шероховатость. Сформулированы задачи оптимизации при механической обработке, которые решаются методом "роя частиц" и "серого реляционного анализа". Для операции сверления разработана новая схема назначения режимов сверления в основу, которой положен выбор величины подачи не по шероховатости, а по заданному значению величины расслаивания на выходе инструмента и коэффициенту разлохмачивания на внутренней поверхности отверстия. На основе представленных моделей и методов оптимального проектирования создано математическое обеспечение для выбора оптимальных режимов токарной и сверлильной обработки ПКМ.
Thesis for granting the Degree of Doctor of Technical sciences on a specialist 05.02.08 – Manufacturing engineering. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is dedicated to the improvement of technology machining of polymeric composite materials (FRP). With the achievement of fracture mechanics and contact fracture developed a theory cut fibers (rovings), when machining fibrous polymeric materials. A mathematical model based on the boundary element method and linear fracture mechanics is developed. The resulting patterns of distribution of stresses in contact with the top of the instrument with fragile material, depending on the geometrical parameters of the tool and process parameters processing are archived. From the point of fracture mechanics provided technological dependence on the cutting conditions and their impact on the effectiveness of the treatment. Aspects of tool assigning and influence of tool mark material and its geometric parameters on tool life are presented. The model of prediction delamination factor when drilling FRP is proposed. Influences of FRP composition and direction reinforcement on the quality of the drilling holes are considered. The systematization of known empirical relationships of power factor and delamination factor in the processing of various types of FRP for different types of tools is provided. The problems of machining optimization are formulated and they are solved by "swarm particles" method and "gray relation analysis" method. The software for the choice of the optimum cutting conditions of turning and drilling processing FRP is created.
Thesis for granting the Degree of Doctor of Technical sciences on a specialist 05.02.08 – Manufacturing engineering. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is dedicated to the improvement of technology machining of polymeric composite materials (FRP). With the achievement of fracture mechanics and contact fracture developed a theory cut fibers (rovings), when machining fibrous polymeric materials. A mathematical model based on the boundary element method and linear fracture mechanics is developed. The resulting patterns of distribution of stresses in contact with the top of the instrument with fragile material, depending on the geometrical parameters of the tool and process parameters processing are archived. From the point of fracture mechanics provided technological dependence on the cutting conditions and their impact on the effectiveness of the treatment. Aspects of tool assigning and influence of tool mark material and its geometric parameters on tool life are presented. The model of prediction delamination factor when drilling FRP is proposed. Influences of FRP composition and direction reinforcement on the quality of the drilling holes are considered. The systematization of known empirical relationships of power factor and delamination factor in the processing of various types of FRP for different types of tools is provided. The problems of machining optimization are formulated and they are solved by "swarm particles" method and "gray relation analysis" method. The software for the choice of the optimum cutting conditions of turning and drilling processing FRP is created.
Опис
Ключові слова
технологический процесс, обработка отверстий, качество поверхности, полимерные композиты, режимы резания, расслаивание, производительность, контактное разрушение, диссертации, technological process, hole processing, surface quality, polymer composites, cutting conditions, delamination, productivity, contact fracture
Бібліографічний опис
Хавин Г. Л. Моделирование, оптимизация и проектирование технологических процессов механической обработки полимерных композиционных материалов [Электронный ресурс] : дис. ... д-ра техн. наук : спец. 05.02.08 / Геннадий Львович Хавин ; науч. консультант Тимофеев Ю. В. ; Нац. техн. ун-т "Харьков. политехн. ин-т". – Харьков, 2016. – 360 с. – Библиогр.: с. 269-302. – рус.