Обзор обрабатываемости композиционных материалов на основе полимера, армированного углеродным волокном (CFRP), и полимера, армированного стекловолокном (GFRP)

Полимерные композиционные материалы с армированием волокном (FRP) являются неоднородными и анизотропными материалами, которые не проявляют пластической деформации. Они используются в широком спектре современных приложений, в частности в аэрокосмической и авиационной технике, автомобилестроении, морской отрасли и производстве спортивного инвентаря. Композиты на основе полимера, армированного углеродным волокном (CFRP), и полимера, армированного стекловолокном (GFRP), среди других армированных материалов, всё чаще заменяют традиционные материалы благодаря высокой прочности и малой удельной массе. Их способность к обработке в различных сочетаниях с индивидуально задаваемыми прочностными характеристиками, а также высокая усталостная стойкость, вязкость (toughness) и сопротивление износу и окислению при высоких температурах делают эти материалы отличным выбором для инженерных применений. В настоящем обзорном исследовании проведён литературный обзор свойств обрабатываемости и соответствующих подходов для композитов CFRP и GFRP. Как и при обработке всех анизотропных и неоднородных материалов, при механической обработке CFRP и GFRP описаны механизмы разрушения для как традиционных, так и современных методов изготовления, а результаты этих исследований получены с применением дисперсионного анализа (ANOVA), моделей искусственных нейронных сетей (ANN), нечеткой системы вывода (FIS), алгоритма harmony search (HS), генетического алгоритма (GA), оптимизации по Тагучи, многокритериальной оптимизации, аналитического моделирования, анализа напряжений, метода конечных элементов (FEM), анализа данных и линейной регрессии. Механизмы разрушения и качество поверхности обсуждаются с использованием оптической и сканирующей электронной микроскопии и профилометрии. ANOVA, GA, FEM и подобные методы используются для анализа данных и построения прогностических моделей.