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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利纤维增强热塑性树脂基复合材料周铣温度预测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116825252B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310810525.0，技术领域涉及：G16C60/00；该发明授权纤维增强热塑性树脂基复合材料周铣温度预测方法是由王福吉;魏钢;姜向何;周洪岩;鞠鹏程;付饶;贾振元设计研发完成，并于2023-07-04向国家知识产权局提交的专利申请。

本纤维增强热塑性树脂基复合材料周铣温度预测方法在说明书摘要公布了：本发明属于切削加工领域，公开一种纤维增强热塑性树脂基复合材料周铣温度预测方法，充分考虑了塑性变形热源、前刀面与切屑的摩擦热源、后刀面与已加工表面的摩擦热源这三大热源的产热量，由此确定了周铣过程中的切削总产热量；在此基础上，充分考虑了复材各向异性特征，求解了切削总产热量在刀具、工件及切屑中的分配比例；并最终形成了热塑性复材周铣温度预测方法，并结合实验验证了该计算方法的精度。本发明所涉及方法形式简单、功能实用，可大幅提升的热塑性复材周铣温度预测的精度，从而有助于推动热塑性复材高质量铣削加工的发展。

本发明授权纤维增强热塑性树脂基复合材料周铣温度预测方法在权利要求书中公布了：1.一种纤维增强热塑性树脂基复合材料周铣温度预测方法，充分考虑塑性变形热源、前刀面与切屑的摩擦热源、后刀面与已加工表面的摩擦热源三大热源的产热量，求解切削总产热量；在此基础上，充分考虑复材各向异性导热特征，求解切削总产热量在刀具、工件及切屑中的分配比例；并最终形成热塑性复材周铣温度预测方法；其特征在于， 具体步骤如下： 第一步：虑及塑性变形及刀-屑热源的切削总产热量计算 加工热塑性复材时切削热主要来自于切削功，分为三个部分：切屑与前刀面摩擦功、材料塑性变形功、后刀面与已加工表面摩擦功；由能量守恒定律可知，加工过程中总产热量Qtotal如式1所示： Qtotal＝Qplastic+Qrake+Qflank1 式中，Qplastic表示塑性变形产热，Qrake表示刀-屑摩擦产热，Qflank表示刀-工摩擦产热； 加工过程中做的总机械功通过主切削力Fc计算得到，总机械功W如式2所示： W＝Fcv2 式中，Fc表示主切削力，v表示切削速度； 假设三个变形区所消耗摩擦功和变形功全部转化为热量，则有式3 Qtotal＝W3 第二步：虑及各向异性传热行为的切削区热分配比例计算 由傅立叶定律可知，在单位时间内热传导方式传递的热量与垂直于热流的截面积成正比，与温度梯度成正比，导热方向与温度梯度方向相反，如式4、5示： 式中，λ为导热率，q为热流密度，Q为热流量，dTdx为温度梯度，A为热传导面积； 在切削热塑性复材时，切削区产生的热量分别传到切屑、刀具和工件当中，假设热量传递到切屑、工件和刀具的过程不考虑时间的影响，满足关系如式6所示： Qplastic+Qrake+Qflank＝Qchip+Qtool+QCFRTP6 式中，Qchip、Qtool、QCFRTP分别表示传入切屑、刀具和热塑性复材工件的热流量；切削区热分配比例通过传入切屑、刀具和工件的热流量和切削区的总热量的比值来确定，如式7所示： 式中，Rchip、Rtool、RCFRTP分别表示传入切屑、刀具和工件的热分配比例；假设加工中向周围介质直接传出的热量忽略不计，即产生的热量全部通过切屑、刀具和工件传出，热分配比例满足关系如式8所示： Rchip+Rtool+RCFRTP＝18 由上述热分配比例之间的关系可知，已知任意两个热分配比例，即可计算出第三个热分配比例的值；拟通过理论计算和实验观测的方法计算出热塑性复材加工中传入切屑和刀具的热量分配比例，进而间接求得传入工件部分的热分配比例； 1传入切屑热分配比例计算 为热塑性复材加工时的传热关系；假设第Ⅰ变形区的热量传入切屑和工件、第Ⅱ变形区的热量传入切屑和刀具、第Ⅲ变形区的热量传入刀具和工件；其中，R1为塑性变形产热传入切屑分配比例，R2表示刀-屑摩擦产热传入切屑分配比例，R3表示刀-工摩擦产热传入工件分配比例；即传入切屑的热流量Qchip由两部分组成，如式9所示： Qchip＝QplasticR1+QrakeR29 分别计算产热量Qplastic和Qrake以及传热比例R1和R2；首先，在切屑变形过程中，沿剪切面发生剪切滑移，塑性变形产热Qplastic如式10所示： Qplastic＝τyγacawv10 式中，τy为材料剪切屈服应力，γ为沿剪切面的剪切应变，ac为切削深度，aw为切削宽度；其中，γ由式11求出， 式中，γ0为刀具前角，φ为剪切角；其次，切屑沿前刀面排出时，受前刀面挤压和摩擦，前刀面摩擦产热Qrake如式12所示： Qrake＝Fccosγ0-Fysinγ0μv·lc1aw12 式中，Fy为背向力，μ为切屑与前刀面之间摩擦系数，μ＝0.15，lc1为切屑与前刀面接触长度，由式13近似求得 当纤维切削角0θ≤π2时，纤维的断裂形式为剪断，由于复合材料层间结合强度较低，切削加工时，被去除材料沿着前刀面流出并沿纤维方向发生剪切屈服，即φ＝θ；当纤维切削角π2θ≤π时，纤维的主要断裂形式为弯断，假设纤维沿着与工件表面成一定角度的剪切面发生断裂，此时通过最小总势能法求得剪切角的大小，求得φ＝θ2；剪切角与纤维切削角之间关系如式14所示： 为计算传热比例系数，将联立求解接触面平均温度的不同方程，以消去求解R1和R2； 如果R1qplastic为塑性变形产热传入切屑的热流密度，则1-R1qplastic为传入工件材料的热流密度；根据Hahn斜带热源模型可知，剪切面附近材料的平均温度如式15所示： 式中，qplastic为剪切面热流密度，c1为热塑性复材比热容，ρ1为热塑性复材密度，t为切屑的厚度，θ0为工件初始温度；采用J.C.Jaeger线热源理论求解瞬时某一点的温度θM如式16所示： 式中，R为线热源传入该点的热量比例，a为热塑性复材热扩散率，k为热塑性复材等效导热系数，k由式17计算得到： 式中，k1，k2，k3分别为沿着纤维方向、垂直纤维方向和材料厚度方向导热系数； 在此基础上，假设当绝缘体以速度v0在某一表面滑过时，表面的平均温升如式18所示： 式中，q为热流密度，l为该热源在移动速度方向上的长度；L为一个无量纲参数，与切削速度、材料导热系数、密度及比热容均有关；同时，当式18用于计算剪切面的平均温度时，变化为式19；剪切面平均温度如式19所示： 式中，L1为计算系数；联立式15和19以求解R1，如式20所示： 式中，ξ为变形系数，ξ可由式21求出： R2也通过相同的方法求得，如式22所示： 式中，qrake为前刀面摩擦热流密度，κt为刀具的导热系数，θ′0为刀具的初始温度，为刀-屑接触面系数，可由式23求出： 式中，b为热源的宽度，联立式2、3、7、9和20得式24： 2传入刀具热分配比例计算 由上述假设关系可知，加工中热源均为平面热源且热量均匀分布，刀具表面的平均温升Δθtool如式25所示： 式中，lc为切削区接触总长度，k为热塑性复材等效导热系数，L2为计算系数，系数分别由式26及式27计算得到： lc＝lc1+lc2+lc326 式中，lc1，lc2，lc3分别为切屑与前刀面接触长度，切削刃钝圆与工件接触长度和后刀面与已加工表面接触长度，K2为刀具材料热扩散率； 将式27带入式25，得式28： 以上已求出Rchip和Rtool的值，由式8可间接求出RCFRTP的值： RCFRTP＝1-Rchip-Rtool29 第三步：切削区温度计算 由模型所计算出的热分配比例系数可知，传入工件材料的平均热流密度qCFRTP如式30所示： 将其带入到铣削传热式31中可计算出工件某一点在加工中的温度值： 式中，TM表示坐标为X，Z的工件中一点的温升；该坐标建立在以带热源起始点O为原点，以切削速度v为X轴方向，以切削厚度方向为Z轴方向的坐标系中。

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