复合材料超声振动辅助钻削加工技术

复合材料是航空航天、交通运输、能源等诸多领域的关键材料，其应用范围在不断扩大。《复合材料超声振动辅助钻削加工技术》主要介绍了复合材料超声振动辅助钻削加工技术，内容包括超声振动辅助加工的基本原理、超声振动辅助钻削加工装置的设计、复合材料的切削加工机理、复合材料超声振动辅助钻削加工工艺、复合材料超声振动辅助钻削仿真，并结合超声振动辅助钻削加工装置设计实例、复合材料超声振动辅助钻削有限元仿真实例对如何应用复合材料超声振动辅助加工技术进行了介绍。《复合材料超声振动辅助钻削加工技术》从复合材料实际工程应用角度出发进行超声振动辅助加工原理和方法的阐述，力求由浅入深。

前言
第1章绪论1
1.1复合材料的定义与分类1
1.2复合材料的性能特点3
1.3复合材料的应用领域4
1.4复合材料的加工方法6
1.5超声振动辅助加工技术7
1.5.1超声振动辅助加工技术概述7
1.5.2超声振动辅助加工技术的应用8
1.5.3超声振动辅助加工技术的特点9
1.5.4超声振动辅助切削加工.10
思考题11
第2章超声振动辅助加工的基本原理13
2.1超声波的定义与波形13
2.2超声波的特性16
2.2.1超声波的空化效应16
2.2.2超声波的传播特性19
2.2.3超声波的叠加原理与干涉特性19
2.2.4超声波的衍射20
2.2.5驻波与超声波的共振特性20
2.2.6超声波的吸收特性21
2.3超声振动辅助加工系统及其工艺原理21
2.3.1超声振动辅助加工系统21
2.3.2超声振动辅助加工系统的工艺原理23
2.4超声波发生器24
2.4.1超声波发生器的基本原理24
2.4.2超声波振荡器25
2.4.3超声波放大器27
2.4.4匹配电路29
2.4.5频率自动跟踪33
2.4.6数字电路超声波发生器34
2.4.7超声波发生器的特点36
2.5超声振动辅助加工装置36
2.5.1超声换能器37
2.5.2变幅杆40
2.5.3刀具40
2.6电能传输装置41
思考题42
第3章超声振动辅助钻削加工装置的设计43
3.1超声振动辅助加工的类型43
3.2超声振动辅助加工装置的设计方法45
3.3变幅杆的波动方程46
3.4纵向振动变幅杆47
3.4.1变幅杆的特性参数47
3.4.2半波长变幅杆48
3.4.3四分之一波长变幅杆50
3.5扭转振动变幅杆51
3.5.1变截面杆扭转振动的波动方程51
3.5.2指数形扭转振动变幅杆52
3.5.3阶梯形扭转振动变幅杆53
3.6变幅杆的设计53
3.6.1变幅杆类型的选择53
3.6.2变幅杆材料的选择55
3.6.3变幅杆的设计步骤55
3.7超声纵向振动辅助钻削加工装置设计实例56
3.7.1总体结构设计56
3.7.2纵向振动理论输出轨迹建模与分析56
3.7.3纵向振动换能器的设计57
3.7.4纵向振动变幅杆的设计59
3.8超声变维振动辅助钻削加工装置设计实例61
3.8.1设计方法61
3.8.2超声变维振动辅助钻削加工装置的总体结构布置设计62
3.8.3变维振动理论输出轨迹建模与分析63
3.8.4超声变维振动辅助钻削加工装置设计67
3.8.5超声变维振动辅助钻削加工装置的装配74
思考题74
第4章复合材料的切削加工机理75
4.1复合材料的切削加工特点及问题.75
4.1.1复合材料的切削加工特点.75
4.1.2复合材料在切削加工中存在的问题76
4.2复合材料的切削机理及表面质量76
4.2.1复合材料的常用切削方法76
4.2.2复合材料切削刀具的特点77
4.2.3复合材料的切削加工机理79
4.2.4复合材料的加工缺陷81
4.3聚合物基复合材料的切削加工性81
4.3.1聚合物基复合材料的性能特点81
4.3.2聚合物基复合材料的切削加工机理82
4.3.3聚合物基复合材料的切削加工工艺84
4.3.4聚合物基复合材料的钻削84
4.4金属基复合材料的切削加工性86
4.4.1金属基复合材料的分类及性能特点86
4.4.2金属基复合材料的切削加工机理87
4.4.3金属基复合材料的应用88
4.5陶瓷基复合材料的切削加工性88
4.5.1陶瓷基复合材料的性能特点88
4.5.2陶瓷基复合材料的切削加工机理89
4.6碳/碳复合材料的切削加工性89
4.6.1碳/碳复合材料的性能特点89
4.6.2碳/碳复合材料的切削加工机理90
4.6.3碳/碳复合材料的应用90
思考题91
第5章复合材料超声振动辅助钻削加工工艺92
5.1超声振动辅助切削加工模式92
5.2复合材料超声振动辅助钻削加工现状93
5.2.1复合材料钻削加工93
5.2.2复合材料超声振动辅助钻削加工94
5.3复合材料超声振动辅助钻削加工系统96
5.3.1复合材料钻削刀具96
5.3.2复合材料超声振动辅助钻削加工系统的组成97
5.3.3复合材料超声振动辅助钻削加工的应用方式98
5.4超声振动辅助钻削加工过程分析与建模99
5.4.1超声纵向振动辅助钻削加工过程分析与建模99
5.4.2超声纵扭振动辅助钻削加工过程分析与建模101
5.5复合材料超声振动辅助钻削加工表面质量分析103
5.5.1分层机理分析104
5.5.2分层描述与评价105
5.5.3分层临界轴向力建模106
5.5.4分层临界轴向力模型实验验证110
5.5.5钻削分层缺陷抑制方法112
5.6复合材料超声纵扭振动辅助钻削加工实例113
5.6.1超声纵扭振动辅助钻削加工装置设计113
5.6.2超声纵扭振动辅助钻削加工装置性能测试115
5.6.3复合材料超声纵扭振动辅助钻削加工实验117
5.6.4复合材料超声纵扭振动辅助钻削加工中的切削力分析118
5.6.5复合材料超声纵扭振动辅助钻削的孔出口缺陷120
5.7复合材料超声振动辅助钻削加工技术发展趋势124
思考题125
第6章复合材料超声振动辅助钻削仿真126
6.1复合材料仿真建模方法126
6.2有限元分析方法126
6.3有限元分析过程的基本原理与建模准则127
6.3.1基本原理127
6.3.2建模准则128
6.4碳纤维增强树脂基复合材料的失效形式、本构模型及相关建模129
6.4.1碳纤维增强树脂基复合材料的失效形式129
6.4.2碳纤维增强树脂基复合材料的本构模型130
6.4.3黏性层单元力学建模133
6.5碳纤维复合材料超声振动辅助钻削加工过程仿真134
6.5.1刀具与工件模型建立134
6.5.2网格划分135
6.5.3材料定义136
6.5.4接触、载荷与振动定义137
6.5.5仿真实验设计138
6.6仿真结果分析139
6.6.1有限元仿真模型的验证139
6.6.2轴向力对比141
6.6.3分层对比141
思考题142
参考文献143