答辩博士：刘勇
指导老师：陈文亮教授
论文题目：面向CFRP钻削的跨尺度数值模拟技术研究
答辩委员会：
主席：倪中华教授/博导 东南大学
委员：殷晨波教授/博导 南京工业大学
温卫东教授/博导 南京航空航天大学
黄 翔教授/博导 南京航空航天大学
安鲁陵教授/博导 南京航空航天大学
秘书：鲍益东副教授/硕导 南京航空航天大学
答辩时间：2020年09月09日09:00-12:00
地点：南航明故宫校区15#425
学位论文简介：
论文采用“弹性性能表征→损伤本构建模→数值模拟→实验验证→工程应用”的研究思路，对CFRP在钻削工况下的跨尺度数值模拟技术展开了研究。全文以CFRP结构组成形式、纤维与基体的材料特性为出发点，结合跨尺度数值模拟方法、智能算法，从CFRP的弹性性能表征、动态渐进损伤本构建模、钻削数值模拟分析与评价和跨尺度钻削模型的应用等方面开展了深入的研究，其主要研究内容和研究成果如下：
（1）提出了考虑纤维随机分布的CFRP跨尺度弹性性能表征方法，对UD-CFRP的宏观弹性性能进行了表征，并预测了具有不同铺层角度与铺层顺序的MD-CFRP弹性性能变化趋势。
（2）建立了基于微观力学失效理论的CFRP动态渐进损伤演化模型，并编制了VUMAT子程序用于模拟CFRP的层内和层间损伤失效行为。
（3）建立了匕首钻钻削CFRP跨尺度钻削模型，模拟了CFRP层合板在钻削时产生的动态力学响应及其渐进损伤行为，并从精度和效率角度对仿真模型进行了评价。
（4）提出了一种基于跨尺度模型-人工神经网络的轴向力预测方法，高效精准的预测了匕首钻钻削CFRP层合板时产生的轴向力。
主要创新点如下：
（1）提出了考虑纤维随机分布的CFRP弹性性能表征方法。该表征方法考虑了纤维在CFRP实际结构排列形式，更准确的预测了各项弹性性能参数，尤其是横向弹性模量的预测。
（2）建立了基于微观力学失效理论的CFRP动态渐进损伤演化模型。该损伤演化模型实现了CFRP在动态载荷工况下的宏-细观模型中关键信息的共享，在模拟过程中可实现细观模型的实时调用计算，该模型能够直接用于钻削、碰撞等动态工况下的跨尺度分析。
（3）建立了具有较高仿真精度的CFRP跨尺度钻削数值分析模型。该钻削模型的仿真结果可直接应用于钻削轴向力、预制孔孔周与层间损伤的预测，其建模方式可以衍生于其他切削工艺的模拟。
（4）提出了基于跨尺度模型-神经网络的钻削轴向力预测方法。该方法能够快速且精确的预测针对CFRP层合板钻削中产生的最大平均轴向力，可以将训练完成的BP-ANN模型直接运用于同类型CFRP钻削预制孔中轴向力的预测。
