玻璃纤维增强铝合金层板高速冲击损伤容限

陈勇，廖高健，任立海, 刘西

重庆理工大学 车辆工程学院 汽车零部件先进制造教育部重点实验室，重庆 400054

玻璃纤维增强铝合金(GLARE)层板，是一类由铝合金、玻璃纤维增强复合材料交替层压铺设而成的一种超混杂复合材料，广泛应用于国际航空工业，如空客A380机身设计[1-2]。飞机等航空器在服役过程中可能遭受子弹、引擎碎片等引起的高速冲击，引发灾难。因此，纤维金属层板冲击损伤容限研究吸引了众多学者的注意[3-10]。针对高速冲击，Ahmadi等[11]对不同厚度比的GLARE层板进行了高速冲击试验，结果表明GLARE层板的比穿透能与其金属-复合材料的体积比相关。Yaghoubi和Liaw[12]得到类似结论，GLARE 5的弹道极限与其金属-复合材料的体积比相关。Abdullah和Cantwell[13]通过高速冲击试验，发现采用2024-T3作为金属层的纤维金属层板(FMLs)比采用2024-O的抗冲击性能更优越。Yaghoubi和Liaw[14]弹道冲击试验结果表明，铝合金铺层的弯曲和拉伸变形是GLARE层板梁的主要吸能方式。Zarei等[15]对GLARE层板弹道冲击力学性能进行了试验和数值仿真研究，结果表明铝合金铺层的厚度和子弹弹头形状均会影响GLARE层板的弹道极限。

鉴于单次冲击可能不会对FMLs造成严重损伤，多次冲击则会导致损伤累积，Rajkumar等[16-17]对FMLs进行了低速重复冲击试验，结果发现采用玻璃纤维复合材料铺层的FMLs的吸能效果比采用碳纤维复合材料铺层更好。Morinière等[18]对低速重复冲击载荷下GLARE层板的损伤累积进行了试验研究，结果表明复合材料铺层的纤维损伤、基体断裂和分层损伤随着冲击次数的增加逐渐扩展。……