Experimental techniques for fracture instability toughness determination of unidirectional fibre metal laminates

ABSTRACT The aim of this work is to propose procedures for the measurement of the fracture toughness of fibre metal laminates (FMLs) reinforced with unidirectional fibres of aramid or glass. Experimental techniques for fracture toughness evaluation by using Compact (C(T)) and Single‐Edge Bend (SE(B)) specimens obeying ASTM standards are introduced. Procedures from the standard for thick metallic materials were modified in order to overcome problems, which can arise when testing FMLs – that is, specimen buckling, indentations and crack growth in planes other than the plane of the fatigue pre‐crack or notch. The methodology proposed was experimentally tested leading to satisfactory results.     

预应变法调整芳纶－铝层板的残余应力

采用预应变法能有效地调整芳纶-铝层板的层间残余应力[1]。本文分析了3/2铺层的芳纶-铝层板的残余应力与所施加的预应变的关系;并用腐蚀法测定了几种不同的预应变层板中铝层的残余应力;研究了施加预应变对层板的拉伸性能和疲劳性能的影响。      

GLARE层板的力学性能及其在A380客机上的应用

本文介绍了新型GLARE层板的综合力学性能,与ARALL层板比较分析,叙述了GLARE层板在超大型客机A380上应用的情况.     

纤维铝合金层板的研究进展

纤维铝合金层板是由铝合金和纤维增强复合材料组成的一种混杂结构材料,是一种新型的航空结构材料,广泛应用于飞机较为关键的疲劳结构件上.主要介绍了ARALL和GLARE两种纤维铝合金层板的疲劳性能、拉伸性能、抗损伤性能的研究现状,并进一步提出了今后的研究方向和工作重点.     

ARALL层板剥离特性的研究（二）──残余应力对层板层间性能的影响

本文通过预应力法调整ＡＲＡＬＬ层板残余应力，研究了自由层板与两种预应力层板的Ｂｅｌｌ－剥离特性。结果表明，给层板施加预应力有效地降低了其中的残余应力，无论自由层板还是预应力层板，剥离所造成的断裂均为多重混合型破坏，其实质是芳纶／胶粘剂界面破坏和纤维自身的破坏，给芳纶施加预应力有利于Ｂｅｌｌ－剥离强度的提高，同时预应力的施加使剥离面上的纤维破坏状态发生改变。     

残余应力与胶粘剂对ARALL层板疲劳裂纹扩展特性的影响

研究了粘剂性质、含量及残余应力状态对纤维－铝合金胶接层板（ＡＲＡＬＬ）疲劳裂纹扩展特性的影响，分析了裂纹扩展过程中的分层状态的变化，结果表明，ＡＲＡＬＬ层板内富胶层的剪切形变和伴随裂纹扩展的分层区越大，即这两方面耗散能量越多，则疲劳裂纺扩展速率越低；胶粘剂含量的影响不明显，给层板施加预应力极大降低了层板的疲劳裂纹扩展速率，其本质在于裂尖在同样的疲劳载荷下实际所受到的有效应力降低。     

ARALL层板缺口敏感性的研究

本文通过测试三种不同性质胶粘剂、不同胶粘剂含量以及施加不同预应力的ＡＲＡＬＬ层板的缺口拉伸性能（含中央圆缺孔及中央锯切穿透裂纹），分析了胶粘剂性质、胶粘剂含量及残余应力与ＡＲＡＬＬ层板缺口敏感性的关系，并且研究了两种缺口的层板拉伸后的分层状态受以上三种因素影响的变化规律。     

ARALL层板蠕变特性的研究

本文研究了施加不同预应力及含不同胶粘剂的ARALL层板130℃时的蠕变特性,利用唯像分析的方法,采用陈化理论对实验得到的层板蠕变曲线进行了拟合,并且采用宏观与微观机理相结合的方法对其进行了分析.结果表明,ARALL层板的蠕变主要是由铝合金决定的,施加预应力使ARALL层板残余应力下降,从而降低了层板的蠕变程度.另一方面,采用高模量胶粘剂体系有利于降低层板的蠕应变量.     

预应变法调整芳纶－铝层板的残余应力

采用预应变法能有效地调整芳纶-铝层板的层间残余应力[1]。本文分析了3/2铺层的芳纶-铝层板的残余应力与所施加的预应变的关系;并用腐蚀法测定了几种不同的预应变层板中铝层的残余应力;研究了施加预应变对层板的拉伸性能和疲劳性能的影响。     

ARALL层板剥离特性的研究（一）──胶粘剂对层板层间性能的影响

本文采用了Ｂｅｌｌ─剥离法研究了胶粘剂性质及其含量对ＡＲＡＬＬ层间剥离特性的影响。结果表明，层板的剥离过程为多重混合型破坏。由于芳纶／胶粘剂界面结合较差，其剥离强度值较低。使该界面脱粘而破坏，胶粘剂发生内聚破坏以及胶粘剂的韧性增大或含胶量提高均使剥离强度值提高。改善胶粘剂与芳纶的界面粘合状况、提高胶粘剂的韧性是提高层板层间性能的有效途径。