钢板强度对Steel/CFRP复合材料力学行为的影响

徐士新邓素怀李钊胡海朝胡开广孙齐松

（1.首钢集团有限公司技术研究院，北京100043；2.首钢京唐钢铁联合有限责任公司，唐山063200；3.天津中德应用技术大学机械工程学院，天津300350）

1 前言

纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP）具有抗拉强度高、比模量大、密度小、耐腐蚀等优点[1]，在各行各业普遍应用，但同时又存在剪切模量低、易发生脆性破坏等缺点[2]，制约了其在工程中的大规模应用。金属材料（特别是钢铁材料）具有高塑韧性以及良好的加工性能，在各行各业也有广泛应用。综合对比2种材料的优缺点，发现FRP与金属材料具有很强的互补性，将FRP与金属复合，形成1种新型的复合材料[3]，该复合材料不仅能充分发挥2种材料各自的优势，而且具有屈服后刚度的特征，并有着稳定的“二次刚度”[4]。

目前，关于FRP与金属材料的复合研究主要有以下方面：张志春等[5]采用拉挤成型工艺制备了钢绞线与玻璃纤维的复合筋；罗云标等[6]采用手工包覆的方法制备了钢筋与碳纤维的复合筋；关于FRP与金属板材的应用研究多集中在航空领域中的Arall（芳纶纤维增强铝合金层合板）[7]、Glare（玻璃纤维增强铝合金层合板）[8]，而纤维增强钢铁材料的研究多集中在建筑结构领域[9]，在汽车车身上的应用较少，由报导[10]可知，第6代BMW7系部分结构件（B柱等）已采用了金属/纤维混杂结构，通过合理的设计将轻质高强的纤维复合材料与良好塑韧性的金属材料相结合，使整车在保持优异力学和碰撞性能的前提下质量减轻130 kg[11]，随着汽车对承载零部件材料疲劳、碰撞性能、损伤容限等要求的提高[12]，金属/纤维混杂复合材料具有良好的应用前景[13]，具体的应用场景主要表现在A/B柱、前纵梁、车顶横/纵梁等承力位置。……