SiCp/Al复合材料切削去除机理仿真分析与试验验证

周家康; 卢明明; 魏文庆

doi:10.13433/j.cnki.1003-8728.20230284

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SiCp/Al复合材料切削去除机理仿真分析与试验验证

更新时间：2026-04-23

- SiCp/Al复合材料切削去除机理仿真分析与试验验证
- Simulation Analysis and Experimental Verification of Cutting Removal Mechanism of SiCp/Al Composites
- 机械科学与技术 2025年44卷第8期页码：1401-1407
- 作者机构：
  
  1. 潍坊学院机构机械与自动化学院,山东,潍坊,261061
  2. 长春工业大学机构机电工程学院,长春,130012
- 作者简介：
  
  [ "周家康，讲师，博士，" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目（51905046）
- DOI：10.13433/j.cnki.1003-8728.20230284
  中图分类号：
- 纸质出版：2025
- 稿件说明：
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周家康, 卢明明, 魏文庆. SiCp/Al复合材料切削去除机理仿真分析与试验验证[J]. 机械科学与技术, 2025,44(8):1401-1407.

周家康, 卢明明, 魏文庆. Simulation Analysis and Experimental Verification of Cutting Removal Mechanism of SiCp/Al Composites[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2025, 44(8): 1401-1407.
周家康, 卢明明, 魏文庆. SiCp/Al复合材料切削去除机理仿真分析与试验验证[J]. 机械科学与技术, 2025,44(8):1401-1407. DOI： 10.13433/j.cnki.1003-8728.20230284.

周家康, 卢明明, 魏文庆. Simulation Analysis and Experimental Verification of Cutting Removal Mechanism of SiCp/Al Composites[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2025, 44(8): 1401-1407. DOI： 10.13433/j.cnki.1003-8728.20230284.

摘要

SiCp/Al复合材料的高比强度/比刚度、良好的韧性等优点使其在工程领域具有很大的应用潜力。针对25vol%SiCp/Al复合材料切削去除过程，建立多相二维微观有限元模型，结合实验从颗粒变形行为、切屑形成及表面形貌等方面探究材料去除机理。研究表明仿真分析与实验结果具有良好的一致性，SiC颗粒变形行为受刀具-颗粒相对位置影响，主要体现为断裂、脱粘以及压入基体等形式。界面脱粘及基体塑性断裂导致的裂纹扩展是分段锯齿型切屑产生的主要原因，凹坑、划痕、基体撕裂以及颗粒断裂是加工表面/亚表面损伤的主要形式。研究结果从微观上揭示了SiCp/Al复合材料去除机理，为提高其可加工性提供有益借鉴。

Abstract

The properties of SiCp/Al composites

such as high specific strength/specific stiffness and good toughness

make it great application potential in engineering. Aiming at the cutting process of 25 vol% SiCp/Al composites

a two-dimensional micro-finite element model is established

and the removal mechanism is analyzed from the aspects of particle deformation

chip formation and surface quality. The results indicated that there is a good consistency between the simulated analysis and the experimental. Particle deformation behavior is influenced by tool-particle relative position

mainly manifested in the forms of fracture

debonding

and pressing into the matrix. The crack propagation caused by interfacial debonding and matrix plastic fracture is the main reason for generating the segmented serrated chips. Pits

scratches

matrix tearing

and particle fracture are the main forms of machined surface/subsurface damage. The results reveal the removal mechanism of SiCp/Al composites from a microscopic perspective

providing the useful reference to improve their machinability.

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