卓越
,
关志东
,
谭日明
,
郭俊
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.6.005
为研究玻璃纤维增强铝合金层板(GLARE)在挤压载荷作用下的损伤起始、演化方式和失效特点,采用超声C扫描、断面分析和扫描电子显微镜对三种铺层方式的GLARE层板单钉双剪实验进行观测.对挤压载荷下层板损伤起始和演化进行了观察对比,分析了铺层方式对层板挤压失效过程和破坏模式的影响.对实验中观察到的金属塑性变形、纤维屈曲、基体开裂、分层扩展等现象之间的关系进行了分析和说明.实验表明,挤压初始阶段,GLARE层板主要由铝合金承载,铝合金进入塑性之后,层板承载特性、损伤过程及最终破坏模式主要受纤维铺层方式影响.
关键词:
纤维金属层板
,
GLARE
,
挤压
,
渐进损伤
,
铺层方式
陈勇
,
庞宝君
,
郑伟
,
张志远
复合材料学报
为开展纤维金属层板(FML)低速冲击有限元数值仿真研究,改进了传统的连续损伤力学(CDM)模型,然后对FML落锤低速冲击试验进行数值仿真,并与实验结果进行对比验证.分别采用5.11J和10.33 J冲击能量对FML进行落锤低速冲击试验,得到冲击载荷、位移和能量时程曲线,分析FML的动态响应和失效模式.建立了考虑塑性应变、压缩刚度衰减特征和纤维拉伸断裂损伤的新CDM模型,描述S2玻璃纤维/环氧树脂(S2 galss/epoxy)复合材料的损伤本构,并编写VUMAT子程序,通过ABAQUS/Explicit求解器对FML落锤冲击试验进行数值仿真.研究结果表明:低能量冲击条件下,FML背面主要为鼓包和裂纹等失效模式,位移峰值随冲击能量的提高而增加,冲击载荷峰值在穿透前也随冲击能量的提高而增加;采用改进的CDM模型描述FML中S2 galss/epoxy复合材料铺层后,有限元数值计算可以较好地预测FML低速冲击载荷下的动态响应;有限元数值仿真结果表明,FML中第2层复合材料铺层发生的纤维断裂损伤比第1层的更严重.
关键词:
纤维金属层板
,
冲击
,
连续损伤力学
,
塑性
,
数值仿真
李瑞
,
陈秀华
,
刘沛禹
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160112.002
为研究由钛合金和碳纤维增强复合材料交替铺设而成的Ti-C纤维金属层压板(FMLs)的制备及自由振动，首先，使用有限元分析软件 MSC.PATRAN/NASTRAN对不同尺寸Ti-C FMLs的自由振动进行了二维有限元建模计算，确定了尺寸效应对 FMLs固有频率的影响；然后，采用电磁激振器和非接触式激光扫描仪进行自由振动试验，比较了数值仿真结果和试验结果；最后，计算了相同尺寸的纯碳纤维复合材料层压板和不同钛合金层压板层数的Ti-C FMLs的固有频率，研究了钛合金层压板层数对 FMLs固有频率的影响。结果显示：试件的尺寸越小，固有频率的计算误差越大，即当结构面内尺寸相对于厚度的倍数较小时，模型的计算误差大；数值仿真结果和试验结果总体吻合较好，有限元模型有效；FMLs的固有频率随着钛合金层压板层数的增加而减少。所得结论可为提高Ti-C FMLs自由振动的可设计性提供参考。
关键词:
纤维金属层压板
,
Ti-C
,
振动试验
,
数值仿真
,
激光扫描仪
平学成
,
朱增辉
,
吴卫星
,
李烽
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151020.003
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。
关键词:
纤维金属层板
,
微动疲劳
,
裂纹萌生
,
应变能密度法
,
临界平面
