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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种碳纤维增强热塑树脂基复合材料型面铣削仿真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：CN120724779B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-07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：202511203468.5，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种碳纤维增强热塑树脂基复合材料型面铣削仿真方法是由袁信满;魏钢;王福吉;鞠鹏程;王公硕;付饶设计研发完成，并于2025-08-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种碳纤维增强热塑树脂基复合材料型面铣削仿真方法在说明书摘要公布了：本发明复合材料切削仿真领域，公开一种碳纤维增强热塑树脂基复合材料型面铣削仿真方法，包括如下步骤：建立热塑性复材型面铣削三维有限元仿真模型；定义热塑性复材的温度依赖型各向异性弹塑性本构模型；定义热塑性复材的多热源切削产热及各向异性传热过程；定义热塑性复材失效判定准则与损伤演化判据；进行仿真计算，结合实验数据进行验证。本发明的方法首次考虑了型面铣削工艺特性及热塑性复材特殊材料性质对复合材料铣削仿真过程的影响，精确预测复合材料型面铣削加工过程中的力学和热学行为，大幅提高了热塑性复型面加工工艺仿真预测的精度。本发明所涉方法建模过程简单、便于生成程序代码，其应用，有助于提升复合材料构件的设计与制造效率。

本发明授权一种碳纤维增强热塑树脂基复合材料型面铣削仿真方法在权利要求书中公布了：1.一种碳纤维增强热塑树脂基复合材料型面铣削仿真方法，其特征在于，步骤如下： 第一步：建立热塑性复材型面铣削三维有限元仿真模型； 利用三维建模软件，建立包含热塑性复材本构模型、热塑性复材多热源切削产热及各向异性传热过程、热塑性复材失效准则与损伤演化过程、刀具几何参数、铣削路径、铣削参数的热塑性复材型面铣削三维有限元仿真模型，并施加边界条件；其中， 刀具几何参数包括直径、前角和后角； 铣削路径包括加工轨迹和进给方式； 铣削参数包括转速、进给速度和切削深度； 边界条件包括固定支撑、约束和夹紧条件； 第二步：定义热塑性复材的温度依赖型各向异性弹塑性本构模型； 热塑性复材是各向异性弹塑性材料，且其本构模型与温度密切相关；仿真时，定义热塑性复材的温度依赖型各向异性弹塑性本构模型，其中塑性行为采用具有温度影响因子的三维塑性势函数来描述；切削过程包括热塑性复材的变形及去除过程，分别采用状态变量描述热塑性复材的六个应力分量及六个应变分量；仿真过程，每完成一个增量步的切削后，求解当前增量步中各应力分量的增量与各应变分量的增量，并与当前增量步开始时刻的各应力分量与各应变分量进行叠加，进而得到当前增量步结束时的各应力分量与各应变分量；仿真过程，每完成一个增量步的切削，热塑性复材的六个应力分量及六个应变分量都进行一次更新； 第三步：定义热塑性复材的多热源切削产热及各向异性传热过程； 热塑性复材的多热源切削产热有三个来源，包括各向异性塑性变形热、切屑与前刀面摩擦热、后刀面与已加工面摩擦热；三个热源的热量解如下： 1各向异性塑性变形热：由于热塑性复材每个方向上的应力应变关系均不同，求解各向异性塑性变形热时，采用偏应力张量与等效塑性应变增量分别求解六个方向上的塑性变形能，叠加得到总体塑性变形能，并设置总体塑性变形能到塑性变形热的转化率，最终得到各向异性塑性变形热； 2前刀面与切屑摩擦热：热塑性复材切削时产生连续长切屑，切屑与前刀面持续摩擦产生摩擦热；求解前刀面与切屑摩擦热时，前刀面与切屑的摩擦热源是位于前刀面上的矩形热源，根据前刀面与切屑的接触压力计算单位时间内前刀面与切屑单位接触面积上的热流密度，再乘以前刀面与切屑的接触面积，即得到单位时间内前刀面与切屑摩擦热； 3后刀面与已加工面摩擦热：热塑性复材在切削时易发生回弹，回弹后的已加工面与后刀面持续摩擦产生摩擦热；在求解后刀面与已加工面摩擦热时，后刀面与已加工面的摩擦热源是位于后刀面上的移动矩形热源，根据后刀面与已加工面的接触压力计算单位时间内后刀面与已加工面单位接触面积上的热流密度，再乘以后刀面与已加工面的接触面积，即得到单位时间内后刀面与已加工面摩擦热； 各向异性传热过程：热塑性复材的导热系数也呈各向异性，在求解切削传热过程时，设置各向异性的导热系数；此外，还要设置热塑性复材及刀具、环境之间的热对流换热系数； 第四步：定义热塑性复材失效判定准则与损伤演化判据； 根据型面铣削的实际工艺特点，结合热塑性复材的失效模式，建立失效判定准则，并进一步设置相应的损伤演化判据，以准确模拟热塑性复材损伤的发生与扩展； 第五步：进行仿真计算，结合实验数据进行验证； 执行有限元仿真计算，输出并分析铣削过程中热塑性复材的切削力，并将计算结果与实验测量结果进行比对分析，验证并校准热塑性复材型面铣削三维有限元仿真模型。

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