CFRP钻径向孔有限元分析及神经网络控制器研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:sysu_allan
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因为碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)有强度高及重量轻等很多的优异条件。所以,在客机机身上与很多汽车车身上它都有非常高的使用率,甚至在体育与战略武器等领域范围中也大量使用了该材料。如果在加工过程中不采用合适的加工参数及刀具,可能在孔的出入口产生很多缺陷,以至于降低了孔的质量。本课题将CFRP圆柱壳段当成研究对象,通过ABAQUS软件仿真了钻径向孔的过程,分析了CFRP钻径向孔时轴向力跟钻削参数之间的关系;并构思出了一种BP神经网络控制器,用来控制钻径向孔时的轴向力。具体进行了以下工作:1、研究了CFRP的结构性能及其发展现状,并分析了CFRP加工过程中导致出现孔缺陷的因素。分析比较得知,如果钻径向孔时的轴向力超过临界值,则会在孔出口处产生很严重的分层现象。2、由于CFRP钻径向孔的钻削过程中可能产生孔缺陷并导致孔的质量变差,所以本课题建立了CFRP圆柱壳段加工径向孔的有限元模型,并使用ABAQUS软件模拟了加工径向孔时不同钻削参数下的钻削过程,得到碳纤维复合材料钻径向孔时轴向力随切削用量的变化规律。3、由于钻径向孔时太大的轴向力会导致孔缺陷的产生,从而影响径向孔的质量与钻孔效率。为了提高CFRP钻径向孔时中的孔的质量及钻孔效率,本课题运用神经网络相关知识,构思了一种神经网络控制器,使钻径向孔时的轴向力一直保持在其临界值以下。该控制器包含控制器与辨识器,通过MATLAB软件可以训练与测试控制器与辨识器。该控制器被训练测试好以后,可以使用到CFRP钻径向孔的加工过程中,能够通过实时调节加工过程中的钻削参数,来调整CFRP钻径向孔时的轴向力,从而提高径向孔质量与加工效率。
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