專欄導讀

隨著新一代先進裝備的研制與批產，先進纖維復材的應用也在不斷拓展，其加工需求更為多樣、加工質量與效率要求更高，對現有加工技術提出了新的挑戰，這迫使學術屆和工業屆不斷深入探索纖維復材加工理論和技術，以滿足先進裝備制造的迫切需求。因此，纖維增強復合材料的高質高效加工一直是加工領域的研究熱點和難點。《機械工程學報》編輯部特邀大連理工大學賈振元院士擔任客座主編，西北工業大學張開富教授、大連理工大學王福吉教授、天津大學秦旭達教授和大連理工大學付饒教授擔任客座編輯，共同策劃出版“先進纖維增強復合材料加工”專欄，廣邀本領域專家學者結合自身科研實踐，介紹最新研究進展、總結學科發展脈絡及面臨的挑戰，在廣泛開展學術交流，促進科研成果傳播的同時，吸引更多的青年科學工作者參與，探討研究當前這一領域存在的基礎理論問題與關鍵技術難題，能夠有效促進纖維復材加工的設計與研發，并引領這一領域的快速發展。專欄共收錄論文18篇，本期推送前6篇。專欄已于《機械工程學報》2025年7期正式出版。

客座專家團隊

賈振元，大連理工大學校長，教授/博導，中國科學院院士，973計劃項目首席科學家，國際工程技術研究院會士，機械工程學會副理事長。在碳纖維增強樹脂基復合材料切削理論和抑制損傷控性加工方法等方面取得了系統創新性成果，突破了航空航天等領域關鍵型號制造難題并得到廣泛應用，曾獲國家技術發明一等獎2項等榮譽。

張開富，西北工業大學副校長，教授/博導，特聘教授、某領域青年科學基金獲得者，兼任中國圖學學會常務理事、飛行器高性能裝配工信部重點實驗室主任。長期致力于航空航天高性能裝配研究，發表高水平論文70余篇、授權中國發明專利30余項、主持制定航空行業標準2項，曾獲國家科學技術進步二等獎等榮譽。

王福吉，大連理工大學教授/博導，特聘教授、國家級領軍人才，兼任復合材料學會理事、遼寧省先進復合材料高性能制造重點實驗室主任。長期致力于先進復合材料構件加工理論與技術研究，發表高水平論文80余篇，授權中國/國際發明專利70余項，曾獲國家技術發明一等獎等榮譽。

秦旭達，天津大學教授/博導，中國振動工程學會機械動力學專委會副主任委員。長期致力于復合材料/難加工材料高效切削機理等方面研究，承擔國家重點研發計劃項目等30余項，發表高水平論文60余篇，曾獲得省部級科技獎勵5項。

付饒，大連理工大學教授/博導，國家級青年人才。長期從事復合材料及其疊層構件高質高效加工理論、工藝與專用裝備研究，發表高水平論文40余篇，授權中國/國際發明專利30余項，曾獲上銀優秀機械博士論文獎金獎等榮譽。

01

熱固性復材/金屬疊層結構一體化鉆孔技術進展

引用格式:趙猛, 付饒, 王福吉, 趙宏偉, 李恩, 杜長霖.熱固性復材/金屬疊層結構一體化鉆孔技術進展[J]. 機械工程學報, 2025, 61(7): 1-23.

論文亮點：

• 熱固性復材/金屬疊層結構一體化鉆孔需求迫切：熱固性復材與金屬物化性能差異顯著，常在一體化鉆孔中產生損傷，影響連接質量，推動了高質高效一體化鉆孔技術的研究成為工程領域的熱點；

• 鉆孔關鍵機制與技術路徑系統綜述：從界面共切削去除行為、鉆孔力熱與切屑演化、低損傷刀具設計和鉆孔工藝優化四個方面，系統總結了當前熱固性復材/金屬疊層結構一體化鉆孔的研究進展；

• 未來發展方向與挑戰并存：展望了該領域在一體化切削理論、高效鉆孔技術與智能鉆孔裝備等方面的研究機遇，同時指出實現工程應用仍面臨的多尺度建模與工藝協同優化等技術挑戰。

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02

CFRP超聲振動銑削輔助裝備及智能加工研究進展

引用格式:張金, 鄧辰杰, 雒泰民, 羅代新, 陶桂寶, 曹華軍.CFRP超聲振動銑削輔助裝備及智能加工研究進展[J]. 機械工程學報, 2025, 61(7): 24-48.

論文亮點：

• CFRP高效加工需求推動超聲輔助技術發展：針對CFRP非均質和各向異性特性帶來的加工挑戰，系統總結了超聲振動銑削輔助裝備在提升加工質量與效率方面的研究進展，強調其在航空航天等領域結構件加工中的重要作用；

• 超聲振動銑削裝備與工藝機制系統分析：全面介紹了不同類型超聲換能器的設計與仿真原理，分析了振幅、超聲維數、工藝參數和纖維方向角對切削力、溫度、刀具磨損及表面質量的影響，為裝備設計與工藝優化提供理論依據；
  

• 向智能自適應加工演進的技術趨勢：基于新型傳感器的工業應用，探討了超聲振動輔助加工向自適應調控振幅的智能化升級路徑，提出智能自適應超聲銑削的發展方向和未來技術挑戰。

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03

纖維增強復合材料磨削力解析建模與控制工藝策略研究進展

引用格式:高騰, 許文昊, 張彥彬, 劉明政, 徐培明, 安慶龍, 王一奇, 王大中, 李長河. 纖維增強復合材料磨削力解析建模與控制工藝策略研究進展[J]. 機械工程學報, 2025, 61(7): 49-76.

論文亮點：

• FRC精密磨削的重要性與挑戰：面向航空航天等高端裝備對輕質高強材料的需求，強調精密磨削作為確保FRC裝配精度的關鍵工藝，其高質、高效、低損傷磨削已成為研究重點；

• 磨削力建模機制系統梳理：揭示陶瓷基與樹脂基FRC在不同纖維取向與編織結構下以脆性斷裂為主的去除機理，綜述磨削力微觀建模方法、誤差來源與規律，分析磨削參數和FOA對磨削力的影響；

• 磨削力控制工藝與未來展望：總結超聲振動、砂輪優化、微量潤滑與激光輔助等工藝的控制策略與效果差異，展望FRC磨削力學行為研究與建模方法的應用拓展與關鍵技術突破。

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04

碳纖維增經強樹脂基復合材料特種加工綜述

引用格式:葛佳, 傅國宇, 鄒云鶴, 羅明. 碳纖維增經強樹脂基復合材料特種加工綜述[J]. 機械工程學報, 2025, 61(7): 77-97.

論文亮點：

• CFRP加工難題亟待技術突破：面對CFRP各向異性、非均質性和層間強度低等特點導致的分層、毛刺、脫粘等加工缺陷，傳統機械加工方式難以滿足高質量加工需求，亟需探索新型加工技術；

• 特種加工技術優勢與不足并存：系統綜述激光束、電火花、水射流和超聲振動四類典型特種加工方法，分析其在高精度、復雜形狀加工中的獨特優勢與缺陷形成機制，明確其在不同應用場景中的適用性與局限性；

• 特種加工未來發展方向：盡管材料去除率有限使其難以完全替代傳統加工，但特種加工在精密與智能制造中潛力巨大，未來研究應聚焦于工藝優化、復合加工路徑、智能裝備開發及新型電子束、離子束等特種技術的拓展應用。

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05

慮及基體彈塑性特性的CF/PEEK切削理論研究

引用格式:胡曉杭, 王福吉, 賈振元, 鞠鵬程, 魏鋼, 付饒. 慮及基體彈塑性特性的CF/PEEK切削理論研究[J]. 機械工程學報, 2025, 61(7): 98-108.

論文亮點：

• CFRTP加工損傷機制與塑性特征：針對CFRTP加工中因熱塑性基體高塑性導致的纖維約束減弱、變形加劇和損傷多發問題，揭示CFRTP與傳統CFRP在材料去除行為和損傷形式上的顯著差異，強調塑性作為關鍵影響因素的重要性；

• 基于彈塑性特性的切削力學建模：建立考慮基體彈塑性特性的CFRTP切削力學模型，采用“彈簧-圣維南體”串聯結構結合地基梁理論和最小勢能原理，量化分析基體對纖維約束的影響，更真實反映切削過程力學行為；

• 模型驗證與預測能力：實驗結果表明，該模型在CF/PEEK加工中對宏觀切削力和面下損傷的預測誤差較小，預測精度優于傳統模型，具有較高工程應用價值和推廣潛力。

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06

單向CFRP復合材料高速直角切削實驗研究

引用格式:徐捷, 馮平法, 樂祺中, 尚凱鋒, 王昱天, 馮峰. 單向CFRP復合材料高速直角切削實驗研究[J]. 機械工程學報, 2025, 61(7): 109-119.

論文亮點：

• 高速直角切削試驗平臺構建：針對現有直線加速平臺成本高、實驗條件受限的問題，構建了基于車床的最高可達31.40 m/s的高速直角切削試驗平臺，為開展全因素分析試驗提供了簡便可行的手段；

• 切削參數對加工行為影響分析：系統開展了不同前角、后角、鈍圓半徑和切削速度條件下的試驗，結果顯示“速度效應”主要體現在切削力大小變化上，加工表面質量趨勢與已有研究一致；

• 亞表面損傷演變規律揭示：實驗發現切削速度對亞表面纖維損傷影響顯著，隨著速度提升，纖維最大變形角由8.2°降低至1.6°，為理解材料去除機理和優化UD-CFRPs刀具結構提供了重要依據。

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責任編輯：杜蔚杰

責任校對：張 強

審 核：張 強

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