Моделювання, оптимізація й проектування технологічних процесів механічної обробки полімерних композиційних матеріалів

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертацію присвячено розвитку технології механічної обробки полімерних композиційних матеріалів. Використовуючи досягнення механіки руйнування і контактного руйнування розроблено теорію різання волокон (джгутів) при механічній обробці волокнистих полімерних матеріалів. Побудовано математична модель на базі метода граничних елементів і лінійної механіки руйнування. Отримані закономірності розподілу напружень в контакті вершини інструменту з крихким матеріалом в залежності від геометричних параметрів інструменту та технологічних параметрів обробки. З позицій механіки руйнування надано залежність спрямованого руйнування від режимів різання і їх вплив на ефективність процесу обробки. Розроблено принципи призначення інструменту і вплив марки матеріалу у та його геометричних параметрів на стійкість. Запропоновано модель прогнозування фактору розшарування при свердлінні ПКМ. Досліджено вплив складу ПКМ і напрямку армування на якість просвердлених отворів. Проведено систематизацію відомих емпіричних залежностей силових факторів і фактору розшарування при обробці різних видів ПКМ різними типами інструментів. Сформульовано задачі оптимізації при механічній обробці, які рішаються методом "рою частинок" і "сірого реляційного аналізу". Створено математичне забезпечення щодо вибору оптимальних режимів обробки 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.