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碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)由于其良好的机械性能和物理力学性能被广泛运用于航空、军事、汽车等多个工业领域。然而,CFRP在微观上呈现出增强体纤维、基体树脂以及界面组成的混合态,容易导致纤维基体脱粘、基体开裂、分层和毛刺等缺陷,并且伴有材料的面下破坏损伤。因此,研究CFRP的切削过程的损伤机理具有重要的现实意义。本文先后从CFRP的宏观建模和微观建模出发,利用模拟正交试验考虑多因素对切削过程面下损伤深度的综合影响进行分析。动态研究了面下破坏损伤,并相应对比分析了超声振动辅助切削对CFRP切削过程的影响。在宏观建模方面,影响面下损伤深度(Dm)的因素主次顺序为:纤维方向角>刀尖半径>切削深度>刀具前角;纤维方向角及其和刀具前角的交互作用对面下损伤深度具有显著影响,贡献率分别为48.12%和10.86%。纤维方向角0=0°和45°的切削加工表面较为平整;纤维方向角θ=90°和135°有明显的加工裂纹缺陷,表面形貌轮廓波动较大,所得结果与相关实验的加工缺陷趋势相吻合。不同切削方式下不同纤维方向角的面下损伤深度、基体开裂损伤和压溃损伤随振动频率和振幅呈现出不同的变化趋势。当θ=90°和135°时,由于大纤维方向角度切削所具有的特殊性质,CDVA切削方式下不同频率的面下损伤深度均大大超过了传统切削。当θ=90°时,EVA方式在40KHz频率作用下同样产生了开裂破坏缺陷,说明合理选择振动频率对切削加工效果有重要的影响。微观建模方面,不同纤维方向角CFRP在刀具作用下呈现出不同方式的损伤失效规律。当θ=0°时,纤维的主要失效方式是弯曲断裂。当θ=45°和90°时,纤维在靠近刀尖侧受到压缩应力的作用,在远离刀尖侧受到拉伸应力的作用。当θ=135°时,刀尖圆角和刀具前角对纤维和基体进行挤压并产生弯曲失效断裂,切削加工表面材料断裂留下较严重的切削加工缺陷。当0=0°时,三种切削方式破坏均在切削表面之上,切削加工质量均较好。当0=45°时,在EVA方式作用下产生棱边缺陷,出现锯齿状表面。当θ=90°时,由于刀具的前后振动作用使得材料的回弹现象得到缓解,并且没有出现明显的破坏缺陷。当0=135°时,三种切削加工方式下,工件均有不同程度的面下破坏缺陷。本文的研究结果可以为CFRP切削过程的面下损伤和超声振动辅助切削机理的进一步研究提供理论依据。