摘要：通过参数分析研究纤维金属层板在低速冲击下的响应,得出试件尺寸、厚度,撞头尺寸、形状和冲击角度对载荷峰值和最大位移的影响规律。在此基础上,结合Timoshenko板壳理论,提出适合于圆形和方形纤维金属层板受低速冲击时的经验公式,据此经验公式可求得给定初边条件下纤维金属层板的载荷-位移关系。对比经验公式和模拟试验结果发现,经验公式在预测走势和载荷峰值上比Timoshenko理论更接近模拟试验值,计算得到的载荷峰值和相应最大位移与模拟试验结果相差均不超过10%,对纤维金属层板的结构设计具有指导意义。

摘要：为了改善纤维金属层板铆接结构的微动疲劳性能,构建了基于临界平面法的Smith-Waston-Topper(SWT)模型用于预测裂纹萌生部位和寿命。分析了四个设计变量(板宽W/D、端距E/D、预紧力P和摩擦系数f)对层板铆接孔微动疲劳特性的影响,结果表明:疲劳损伤参数在铆钉与纤维金属层板接触边缘处最大;随着板宽和端距的增大,SWT疲劳损伤参数减小;预紧力和摩擦系数的增大,有助于SWT疲劳损伤参数减小和比载荷的增大。依据这些设计变量进行了四因素三水平二次正交组合试验设计,SWT疲劳损伤参数比优化前减小了47%。最后,在给定临界SWT损伤参数情况下,根据重量和临界载荷等因素进行轻量化设计,选择合理的Glare层板铺层方式。

摘要：为研究纤维金属层板的微动疲劳特性,首先,基于三维坐标系下的临界平面法求解了纤维金属层板铝层临界平面上的应力和应变分量,并进一步求解了Smith-Watson-Topper(SWT)和I型Nita-Ogatta-Kuwabara(NOK)应变能密度参数;然后,建立了应变能密度参数-微动疲劳寿命关系式,并通过实验数据得到了寿命预测公式中的待定参数;最后,采用I型NOK应变能密度准则分析了铝层厚度、纤维层厚度、各层相对厚度和桥足圆角半径等对微动疲劳损伤位置和寿命的影响,并为纤维金属层板抗微动疲劳设计提出了一些合理化建议。结果表明:增加铝层厚度可以延长微动疲劳寿命,但增加纤维层厚度和桥足圆角半径不会改善微动疲劳特性。提出的方法可为分析纤维金属层板铆接和螺栓连接中的微动疲劳问题提供理论依据。

摘要：纤维金属层板铆接损伤是连接件、被连接件以及铆钉等多个复杂结构的耦合损伤行为。为了预测纤维金属层板铆接损伤行为,采用Johnson-Cook失效准则预测金属层损伤,采用三维Hashin损伤准则预测复合材料层损伤,采用脱层失效理论预测层间开裂,理论预测模型的合理性通过了实验验证。通过损伤预测模型分别考察层板铺层数量、铆接预紧力、铝合金分数和结构几何对纤维金属层板铆接损伤行为及铆接刚度的影响,为FMLs铆接设计提供可行性建议。结果表明:铺层数量的增加加剧了层板自由端层间脱层剥离现象,从而降低了层板铆接强度;铝合金分数的增加能够提高层板的铆接强度,但铝合金分数大于50%时铆接强度和铆接比强度反而下降;预紧力的增大能够延缓纤维和基体的萌生,并且提升铆接刚度,使得纤维金属铆接承受更大载荷;随着横宽径比W/D和纵宽径比E/D的递增,铆接极限强度有所提高,当W/D≥3或E/D≥3时,铆接强度不再明显提高。

摘要：随着我国航空航天领域器械的飞速发展,对该领域中结构件所用材料的综合性能及轻量化提出了新的要求。在过去几十年里,大型客机的市场需求不断扩大,刺激了新型材料的兴起,使材料向着高性能,轻质量发展。纤维金属层板是由铝合金与纤维预浸料交替铺层固化而成的层间混杂复合材料。纤维金属层板结合了金属与复合材料的优良特性,具有密度小、损伤容限优良、抗冲击和疲劳性能,越来越受到航天航空和轨道交通领域的关注。目前用于商业生产的金属纤维层压板(FMLs)多以基于芳纶纤维(ARALL)与基于高强玻璃纤维(GLARE)的层板为主。概括了纤维金属层板的制备前表面处理工艺,对其弯曲测试、拉伸测试、冲击测试和疲劳测试等力学性能的测试方法进行综述,同时对未来新型纤维金属层板的开发进行探究,为纤维金属层板的开发提供参考信息。

摘要：纤维金属层板(Fiber Metal Laminates,简称FMLs)是一种由金属薄板和纤维增强复合材料组成的层间混杂复合材料,具有优良的疲劳和损伤容限性能,是飞机结构的理想材料。纤维金属层板的疲劳损伤模式较为复杂,既有金属层内的裂纹扩展,又有金属/纤维层间的分层扩展,两者相互作用,增加了层板裂纹扩展速率与寿命预测的难度。国内外学者对纤维金属层板的疲劳裂纹扩展行为开展了大量的研究并取得了一定的成果。本文介绍了纤维金属层板的疲劳损伤机制,总结了恒幅载荷下纤维金属层板的疲劳裂纹扩展行为预测模型,并对变幅载荷下纤维金属层板的疲劳裂纹扩展及分层行为研究进行了概述。

摘要：针对某典型前缘结构,研究了使用纤维金属层板(Fibre Metal Laminates,FMLs)蒙皮进行抗鸟撞设计的可行性。以显式动态冲击分析程序PAM-CRASH为平台,结合由鸟撞平板试验结果验证的鸟体本构模型参数,建立了鸟撞前缘结构数值模型。通过计算研究了使用不同蒙皮(铝合金、FMLs)的前缘结构在鸟撞作用下的变形破坏模式及吸能效果。结果表明:采用适当铺层的FMLs蒙皮可以有效地提高前缘结构的抗鸟撞性能。研究结论对飞机结构的抗鸟撞研究具有一定的参考价值。

摘要：以TA2箔、碳纤维和PEEK材料体系为基础,探索钛箔-碳纤维布-PEEK薄片直接复合的热压法制备工艺。在对初始材料进行超声清洗除油、砂纸打磨等预处理后,手工铺层并放入自行设计的热压模具,基于不同温度(370和390℃)、压力(0.8、1.6和2.5 MPa)与保压时间(20和40 min)的热压法制备了TA2/CF/PEEK层板。利用三点弯曲实验方法探究了热压工艺参数对层板弯曲性能的影响。结果表明,较佳的热压工艺为:成形温度390℃、热压压力1.6 MPa、保压时间40 min且每侧铺设两片树脂薄膜。在此工艺下制备的TA2/CF/PEEK层板弯曲强度为681.68 MPa,弯曲模量为69.5 GPa。

摘要：纤维增强金属层板兼具复合材料和金属材料的优点,是理想的民机结构备选材料。本文对玻璃纤维增强铝合金层合板在不同应力比下裂纹萌生及疲劳裂纹扩展性能进行了试验、测试和分析,获得了不同应力比及应力幅值对疲劳裂纹萌生和疲劳裂纹扩展的影响规律,给出了纤维增强铝合金层合板(FML)在疲劳载荷作用下疲劳特性,对此类材料的设计及应用有一定参考价值。