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基于磨料水射流的三维编织复合材料铣削技术研究

注意：本论文已在《机械工程学报》2019,55(3):226-232上发表
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尹东杨,陈晓川（鲍劲松
(东华大学机械工程学院 上海 201620)

摘要：针对磨料水射流对三维编织复合材料的冲蚀过程，利用Hypermesh/Ls-Dyna有限元分析软件建立磨料水射流冲蚀复材模型，以射流压力、走刀速度、横向进给量为变量开展仿真分析，得出不同工艺参数下材料的去除深度与质量以及材料的应力变化情况，完成水射流铣削三维编织复合材料的工艺过程模拟。研究发现，随着射流压力的增加，复合材料平均铣削深度和Z向最大应力不断增加，当射流压力超过70MPa时材料被击穿；随着走刀速度和横向进给量的增大，平均铣削深度和材料Z向最大应力呈不断减小趋势；材料铣削深度主要受射流压力的影响，其次是横向进给量，而走刀速度对铣削深度影响较小；铣削面质量主要受横向进给量的影响，当横向进给量大于或小于喷嘴直径时，铣削面会出现峰谷现象，而等于喷嘴直径时铣削面质量较好。根据仿真结果开展实验研究，将实验结果与仿真结果进行对比分析，验证了仿真模型的可行性与有效性。

关键词：磨料水射流铣削；三维编织复合材料；Hypermesh/Ls-Dyna；数值模拟

Research on Milling Technology of 3D Braided Composites Based on Abrasive Water Jet
YIN Dongyang CHEN Xiaochuan Bao Jinsong
(College of Mechanical Engineering, Donghua University, Shanghai 201620)

Abstract：For abrasive water jet on the erosion process of 3d braided composites, Hypermesh/Ls-Dyna finite element analysis software is used to establish abrasive water jet erosion model of composites with jet pressure, feeding speed, the transverse feed as the variable to carry out the simulation analysis. The removal depth, milling surface quality and stress variation of the material under different process parameters are obtained,and the process simulation of waterjet milling 3d braided composites is completed. Experimental research is carried out according to the simulation results, and the experimental results are compared with the simulation results to verify the feasibility and effectiveness of the simulation model.
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Key words: abrasive water jet milling;3d braided composite;Hypermesh/Ls-Dyna; numerical simulation.

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作者点评：
本文主要的创新体现在首次采用水射流技术对三维编织复合材料进行铣削加工，并通过仿真分析了铣削加工的关键工艺参数！2026.10.

1、 Finite element analysis of cotton ginning state based on ANSYS
2、Finite element analysis of cotton serrated ginning state based on three-dimensional braided modeling
3、面向碳碳复合材料的激光和水射流组合制孔工艺仿真建模和实验研究
4、Finite element analysis modeling research on the compression process of cotton fiber assembly
5、碳碳复合材料的水射流钻孔技术研究

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