玻璃纖維/環(huán)氧樹脂復合材料-鋁合金層板（glass fiber/epoxy resin compositealuminum alloy laminates,GLARE）是由玻璃纖維/環(huán)氧樹脂復合材料和高強度的鋁合金薄板交替鋪層,并利用膠接技術(shù)在一定的溫度和壓力下固化制備而成,兼具金屬和纖維增強復合材料的優(yōu)點,同時具有高比強度、良好的抗沖擊性和抗疲勞裂紋擴展性能,是一種極為優(yōu)異的航空材料。飛機結(jié)構(gòu)件中采用的GLARE層板多需要預(yù)制各種形狀和尺寸的缺孔,以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)部件連接以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)減重。然而,這些結(jié)構(gòu)在承受服役載荷作用時,缺孔邊緣會產(chǎn)生應(yīng)力集中,從而大大影響其使用性能。本文基于熱模壓成型工藝制備GLARE層板,結(jié)合實驗和有限元仿真兩種方法對含圓孔、方孔GLARE層板的拉伸性能和層板各組分失效模式進行研究。基于修正后點應(yīng)力準則,對含圓孔GLARE層板剩余強度進行理論預(yù)報,結(jié)果表明該預(yù)報模型與實驗數(shù)據(jù)較為吻合;通過該模型以及圓孔、方孔GLARE層板剩余強度之間的關(guān)系,提出了一種預(yù)報含方孔GLARE層板剩余強度的半經(jīng)驗?zāi)Ｐ�。通過有限元仿真方法,對含缺孔GLARE層板的剩余強度以及復合層板各組分... 

【文章來源】：長春工業(yè)大學吉林省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

纖維金屬層壓板結(jié)構(gòu)示意圖[2]

怯殺÷梁轄?和芳綸纖維預(yù)浸料交替的鋪層粘接，在一定的溫度與壓力下固化制得。該材料具有優(yōu)良的疲勞性能和較高的減重潛力，被廣泛認為是一類具有較高損傷容限的材料。然而，在進一步研究其斷裂機理過程中，發(fā)現(xiàn)芳綸纖維的壓縮性能較差，并且在循環(huán)壓縮應(yīng)力下很容易斷裂[11,12]。之后，研究人員通過改變纖維種類的方法，以獲得具有更好性能的纖維金屬層板材料。在1990年，研究人員嘗試改進ARALL層板，用高強度玻璃纖維代替芳綸纖維，成功開發(fā)了GLARE層板（GlassFiberAluminiumLaminate）[13]，其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。圖1-2GLARE層板鋪層結(jié)構(gòu)示意圖[13]大量的飛行事故表明：大型飛機使用材料的抗疲勞、損傷容限能力及其剩余強度是尤為重要的。纖維增強金屬層壓板（FMLs）是一種混合復合材料，通過交替層壓金屬板和纖維材料并在一定溫度和壓力下固化制備而成，克服了單一復合材料和金屬材料的缺點，其不僅具有金屬材料的高比性能，韌性和可加工性，而且還具有優(yōu)異的疲勞性能和耐損傷性能。這種材料已在國外成功商業(yè)化，其中以玻纖增強鋁合金板（GLARE層板）應(yīng)用最廣，其密度較鋁合金輕10%～18%，纖維橋接和纖維分層直接降低了金屬層疲勞裂紋尖端處的應(yīng)力場分布，使其疲勞壽命比鋁合金長10至100倍，造價為目前使用的先進材料的1/3左右[14,15]。它的優(yōu)勢與新一代大型飛機材料的需求非常匹配，這在國內(nèi)外大飛機裝配制造商的注意與重視，并且在高速列車、汽車制造等領(lǐng)域的蒙皮結(jié)構(gòu)、壁板等覆蓋結(jié)構(gòu)上具有廣闊的應(yīng)用空間[16,17]。我國對纖維金屬層板材料的相關(guān)研究起步較晚，從2006年，我國將“研制大飛機”作為國家決策寫入科技發(fā)展規(guī)劃和綱要中，2007年國務(wù)院批準大型飛機研制重大科技專項正式立項；再到國產(chǎn)軍用大型運輸機運-20開始正式

第1章緒論4表1-1GLARE層板標準型號[2]型號子分類金屬層纖維層型號厚度（mm）方向GLARE1-7475-T760.3-0.40/0GLARE2A2024-T30.2-0.50/0B90/90GLARE3-2024-T30.2-0.50/90GLARE4A2024-T30.2-0.50/90/0B90/0/90GLARE5-2024-T30.2-0.50/90/90/0GLARE6A2024-T30.2-0.5±45B45在實際應(yīng)用之前，對GLARE層板的研究時間已有二十年，并且現(xiàn)仍在不斷的研究中，這表明了它們的重要性。憑借著出色的抗沖擊性，在航空航天領(lǐng)域中，正被研究用來做駕駛艙頂部、前艙壁、機翼前緣和其他部件，并且GLARE層板的阻燃性使其適用于易燃區(qū)域，如防火墻、貨運客機等部位[23]。而今GLARE層板已在歐洲A380和波音777等型號大飛機的機身拱頂、垂尾、整流罩以及整流板等部件被普遍采用，實現(xiàn)了提高飛機安全性和大幅度減輕結(jié)構(gòu)重量的目的[24]。如圖1-3所示為A380飛機機身拱頂。圖1-3A380飛機機身GLARE層板拱頂[24]我國航空業(yè)的發(fā)展起步較晚。在2002年首屆中國航空航天論壇上，許多專家分析了中國航空業(yè)特別是民用飛機制造業(yè)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，指出我國民用飛機制造業(yè)已經(jīng)與世界知名的制造商合作，但并沒有取得明顯的進步，其水平遠遠落后于歐美發(fā)達國家[25]。從2006大型民用客機研制項目經(jīng)國務(wù)院批準立項，到2017年國產(chǎn)大型客機C919成功首飛，這表明我國已經(jīng)掌握了民航業(yè)相當多

【參考文獻】：
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本文編號：3231112