【作 者】陳靜;郭玉琴;陸銘;吳雪蓮;徐凡;李富柱

　　【前 言】

　　纖維金屬層合板(fiber metal laminates, FMLs)是由金屬薄板和纖維復(fù)合材料交替鋪設(shè)以后，在一定的溫度和壓力下固化形成的層間混雜復(fù)合材料[1-2]。

　　FMLs由于綜合了金屬和纖維復(fù)合材料兩者的性能優(yōu)勢(shì)，而具有高的比強(qiáng)度、比剛度、比模量及優(yōu)異的疲勞性能和損傷容限，目前已有芳綸纖維強(qiáng)化鋁合金層板(Arall)[3]、玻璃纖維強(qiáng)化鋁合金層合板(Glare)[4]、碳纖維強(qiáng)化鋁合金層合板(Carall) [5]、石墨纖維強(qiáng)化鈦合金層合板(TiUr戶〕等幾代FMLs在飛機(jī)機(jī)身的不同部位得到應(yīng)用。

　　但上述FMLs的中間芯層纖維復(fù)合材料大多以熱固性樹脂為基體，具有固化時(shí)間民、界面斷裂韌性低、損傷后修復(fù)難度大、工藝自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn)[6-8]。因此近年來，積極研發(fā)適用于汽車、交通運(yùn)輸?shù)裙I(yè)及民用行業(yè)的熱塑性FMLs新材料體系和構(gòu)件制造工藝，以便在滿足FMLs構(gòu)件功能及性能要求的前提下，充分挖掘其輕量化潛能[9-10]。

　　近年來，提出將常用的兩種汽車輕量化材料，即高強(qiáng)度鋼和碳纖維復(fù)合材料(CFRP)預(yù)浸料作為組分材料，交替鋪放制成Steel/CFRP體系的FMLs材料后，再利用沖壓工藝制成輕量化Steel/CFRP構(gòu)件，已成為車身構(gòu)件研發(fā)領(lǐng)域的重要研究方向之一[21]。但是，由于沖壓成形過程中CFRP預(yù)浸料的粘彈性面內(nèi)剪切變形與鋼板的彈塑性變形同時(shí)存在，勢(shì)必對(duì)FMLs材料的變形行為、成形性能，尤其是對(duì)成形后構(gòu)件的力學(xué)性能產(chǎn)生復(fù)雜影響，這在現(xiàn)有研究中還未予以充分考慮，使仿真研究的精度和可靠性大大受限。

　　因此，函需全面了解FMLs材料在不同加載歷史下的變形行為和失效模式，建立材料性能預(yù)測(cè)模型、本構(gòu)關(guān)系方程、成形極限理論、破裂失效判據(jù)，形成相應(yīng)的FMLs材料模型庫，以借助CAE技術(shù)進(jìn)行FMLs構(gòu)件成形過程仿真模擬、缺陷預(yù)測(cè)及成形質(zhì)量控制，為保證新型輕量化FMLs構(gòu)件的制造質(zhì)量、提高其服役性能提供可靠的理論依據(jù)。

　　【結(jié) 論】

　　本文綜述了國內(nèi)外有關(guān)FMLs材料單向拉伸、彎曲成形、拉深成形以及半球脹形等性能方面的研究進(jìn)展，重點(diǎn)分析了不同工藝條件、模具結(jié)構(gòu)參數(shù)、組分材料及纖維鋪層方向與鋪層方式等對(duì)FMLs材料沖壓成形性能的影響。但有關(guān)FMLs材料成形極限及破裂失效模式方面的研究卻很少見。

　　FMLs材料作為近年來汽車領(lǐng)域最具潛力的輕量化車身材料之一，由于其組分材料截然不同的變形行為和失效機(jī)制，給FMLs材料在車身構(gòu)件的研發(fā)和生產(chǎn)帶來一系列難題，如新型FMLs構(gòu)件研發(fā)所需材料成本高、試錯(cuò)性強(qiáng)、效率低。因此，函需開展有關(guān)FMLs材料本構(gòu)模型和成形極限判據(jù)的建立工作，擴(kuò)充材料模型庫，提高CAE仿真的精度和可靠性。

　　以下是正文：