Analytical model of CFRP cutting mechanics with strain rate effect
Notice bibliographique
Résumé
• A new cutting mechanics model for CFRP including strain rate effect. • Coupling between cutting strain rate and fiber orientation is modeled. • CFRP cutting forces of continuously varying fiber orientations can be predicted. • Different cutting failure cases with distinct strain rate effects are identified. • Simulated failure case transition explains experimental cutting force variation. When machining carbon fiber reinforced polymer (CFRP), the effect of strain rate on chip formation as fiber orientation and cutting speed change remains unclear, although it is recognized that the mechanical properties of CFRP are sensitive to strain rate. This paper provides a new analytical model to predict chip formation and associated cutting forces for CFRP. The changing cutting strain rate and stress states of varying fiber orientations are modeled, and the variation of CFRP strength due to strain rate is incorporated into selected composite failure criteria for determining material failure mode in cutting. Orthogonal cutting experiments were conducted on CFRP workpieces with distinct fiber orientations to validate the model. It is found that the model can capture the experimental cutting forces for CFRP workpieces with different fiber orientations across the full range [0°, 180°] at different cutting speeds. The simulations show that, due to the cutting strain rate, the strengths of CFRP in different loading directions can increase by up to 2.8 times compared to corresponding quasi-static strengths for varying fiber orientations at cutting speed 100 m/min. However, the sensitivity of cutting forces with the strain rate highly depends on the fiber orientation. As the fiber orientation varies, four distinct failure cases are classified based on the simulated different situations of strain rate-induced strength enhancement and stress-based failure modes. The simulated transitions of the failure cases explain the variations of experimental cutting forces. This work provides a new understanding of the CFRP cutting mechanism with strain rate effect.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».