我国首部关于碳纤维复合材料与叠层结构切削加工理论及应用技术的专著出版

关键词 碳纤维 , 复合材料 , 切削加工|2019-05-30 10:16:13
摘要 在2018年11月12日的《人民日报》上,刊登了一篇名为《碳纤维复合材料让飞机更轻盈》的报道。文中指出:为提高飞机的先进性、环保性,碳纤维复合材料目前是飞机轻量化的主要手段,也是未...

在2018年11月12日的《人民日报》上,刊登了一篇名为《碳纤维复合材料让飞机更轻盈》的报道。

文中指出:为提高飞机的先进性、环保性,碳纤维复合材料目前是飞机轻量化的主要手段,也是未来的主流趋势;由于具有轻质量、高强度、抗疲劳、耐腐蚀、成型工艺性良好、成本低等特点,碳纤维复合材料在航空装备上的大量应用可有效提高性能、减轻结构重量、降低运营成本、增强市场竞争力,因此在飞机结构中的应用越来越多;C919大型客机机体结构上,碳纤维复合材料的用量达到12%;而未来CR929大飞机上,碳纤维复合材料的应用将超过50%。 

2019年1月,远程宽体客机CR929项目复合材料前机身公关全尺寸筒段在上海商飞研发中心顺利总装下线,这是继展示样机之后,CR929项目的又一阶段性成果。

先进复合材料技术在航空产业的发展历程中发挥着先导性和基础性作用,如今大飞机的研制已经成为我国的重大发展专项。

碳纤维复合材料(CFRP)具有比强度高、比刚度大、耐腐蚀、抗疲劳性能好、可设计性强等优点,在航空航天制造领域应用越来越广泛,复合材料的用量已成为衡量航空航天结构先进性的标志之一,用于制造飞机机翼、垂尾、大型运载火箭箭体与仪器舱等大型结构件。民机结构要求具备长寿命,而机体结构的连接装配质量是影响民机寿命的关键因素之一。机体结构需要采用大量的连接装配,其过程复杂,连接结构要求高度的稳定性,需要加工大量的高精度螺栓孔,因此必须保证制孔的质量一致性和稳定性,才能满足民机结构长寿命对结构装配质量的高要求,高效精密无缺陷制孔成为复合材料/金属叠层结构装配的关键技术。

但是,CFRP由于其组织结构上的非均质性及力学性能上的各向异性,使其成为典型的难加工材料之一;其切削机理、加工质量创成机制、缺陷测试与评估方法、切削工艺和刀具技术等具有特殊性,金属切削理论与方法不能有效指导复合材料生产实践,如何实现复合材料的高效精密切削加工成为其推广应用的关键。

到2018年,国内还没有相关CFRP与叠层结构切削加工理论及应用技术方面的著作出版。上海交通大学陈明、徐锦泱、安庆龙所著的《碳纤维复合材料与叠层结构切削加工理论及应用技术》是国内这一领域的第一本专著,由上海科学技术出版社于2019年1月正式出版发行。

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ISBN:9787547842836        

定价:148.00

本书从系统的完整的知识框架角度,以问题为导向,遵循基础理论研究-工艺技术研究-典型结构应用的技术路线,深入浅出地描述碳纤维复合材料与叠层结构切削加工与传统的金属切削加工的特异性,并指出由此带来的切削机理、物理建模与仿真、加工缺陷检测、质量标准与评价、切削工艺优化和先进刀具技术等方面的挑战和技术难点,解决了切削理论和技术对生产实际的有效指导这一燃眉之急的问题。

相比目前国内出版的关于碳纤维复合材料的译著,本书内容紧紧围绕碳纤维复合材料与叠层结构切削加工理论及应用技术这个核心主题,在切削机理、物理建模与仿真、加工缺陷检测、质量标准与评价、切削工艺优化和先进刀具技术等方面详细描述,非常系统和完整,理论创新性明显,技术实用性强,可以直接指导生产实践。

专家点评

这本专著的出版非常及时,系统总结了上海交通大学切削磨削与刀具研究基地近年来在复合材料与叠层结构加工方面所取得的理论创新与应用技术成果,反映了我国航空航天制造领域在碳纤维复合材料与叠层结构切削加工方面科技创新成果水平,具有重要的学术价值和应用价值。

——天津大学机械工程学院

先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室副主任

林彬教授

该专著主要内容源于上海交通大学研究团队负责完成的多项国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题的研究成果以及国家自然科学基金项目研究理论成果;书中给出了大量详实的基础数据和研究细节,便于从事复合材料及C/A叠层结构高效精密切削加工研究的同行学者和技术人员在各自不同试验研究环境下进行重复性和可靠性研究时参考。

到目前为止,国内还没有相关碳纤维复合材料与叠层结构切削加工理论及应用技术方面的著作出版,本书的出版可望满足航空航天高端装备制造中对碳纤维复合材料与叠层结构切削加工理论及应用技术的迫切需求。

——北京理工大学机械与车辆工程学院

先进制造与生产系统工程方向责任教授

王西彬教授

有关碳纤维复合材料与叠层结构的切削加工,虽然有相关技术研究报道,但碎片化的知识难以满足实际生产对切削理论和应用技术的体系化认知的需求。解决切削理论和技术对生产实际的有效指导问题成为燃眉之急。该书从系统的角度,以问题为导向,遵循基础理论研究、工艺技术研究、典型结构应用的技术路线,深入浅出地阐述了碳纤维复合材料与叠层结构切削加工和传统的金属切削加工的差异性,并指出由此而带来的相关切削机理、物理建模与仿真、加工缺陷检测、质量标准与评价、切削工艺优化和先进刀具技术等方面的挑战和亟待解决的技术难题,提供了大量基础性工艺数据和工艺技术规范。

——山东大学机械工程学院院长

教育部长江学者特聘教授

黄传真教授


作者简介

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陈明

上海交通大学特聘教授,博士生导师,制造技术与装备自动化研究所所长。研究工作涉及高速切削、高效磨削、先进刀具、超硬砂轮、制造系统、金刚石涂层、微纳米加工、多轴联动数控加工等方面;主持完成国家科技重大专项、国家自然科学基金项目和企业合作项目等100余项。

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徐锦泱

工学博士,上海交通大学特别副研究员,博士生导师,上海市浦江学者。先后主持/参与了国家自然科学基金、国家科技重大专项、上海市浦江人才计划、上海航天科技创新基金等多项科研课题,发表SCI/EI期刊论文与会议论文50余篇,出版著作1部,曾获上海市研究生优秀成果(学位论文)奖等奖励。 

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安庆龙

工学博士,上海交通大学机械与动力工程学院副研究员,博士生导师。主要从事高效精密加工技术、切削加工过程仿真等方面的研究。先后主持、参与国家自然科学基金、国家重点研发计划、973、863、国家科技重大专项和产学研合作项目等各类科研课题10余项。


推荐理由

本专著具有极强的原创性和实用性,具有重要的学术价值和工程应用价值,是国内第一本系统研究碳纤维复合材料与叠层机构切削加工的图书,是上海交通大学陈明教授课题组团队在10余项国家科技重大专项课题、国家自然科学基金项目和国家863计划项目支持下,持续十几年的研究成果的总结,内容来源于课题组相关学位论文和国家发明专利。上海交通大学课题组成员学风严谨、学术扎实,是本专著的质量保证。

      本专著面向科技发展急需、重大专项和技术领先方向,对全面提升我国航天航空材料领域的核心制造能力具有重要的实践意义,可为推动中国相关制造产业转型升级、创新发展提供参考和支撑。


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