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1、研究論文玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板疲勞性能試驗(yàn)研究滕奎，李紅萍(上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院標(biāo)材部，上海201210)[摘要】纖維增強(qiáng)金屬層板兼具復(fù)合材料和金屬材料的優(yōu)點(diǎn)，是理想的民機(jī)結(jié)構(gòu)備選材料。本文對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板在不同應(yīng)力比下裂紋萌生及疲勞裂紋擴(kuò)展性能進(jìn)行了試驗(yàn)、測(cè)試和分析，獲得了不同應(yīng)力比及應(yīng)力幅值對(duì)疲勞裂紋萌生和疲勞裂紋擴(kuò)展的影響規(guī)律，給出了纖維增強(qiáng)鋁合金層合板(FML)在疲勞載荷作用下疲勞特性，對(duì)此類材料的設(shè)計(jì)及應(yīng)用有一定參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：纖維金屬層板；鋁合金；疲勞性能AnalysisonMechanicalandFatigueProper
2、tiesofGlassFiberMetalLaminatesTENGKui，LIHongping(StandardandMaterialDepanment，ShanghaiAircraRDesigIlandResearchInstitute，Shanghai20l210，China)【ABSTRACT】Thef亂igueandf-atiguecrackgrowthratepropertiesofFiberMetalLaminateshaVebeenreseal℃hed．Bytheanalysisoftestresult，weacquiredthere
3、gularpattemthatfatiguecrackandcrackpropagationeff．ectedbythestressratioandstressleVel．WeproVidethefatiguecharacterisiticsofFMLunderthef．a(chǎn)tigue10ading，ThisisbenefittotheFML’sdesignandapplication．Keywords：FibermetaIlaminates(FML)；AluminumaUoy；FatiguepropeniesDoI：10．16080^．issnl67
4、1．833x．2016．18．084航空領(lǐng)域的許多結(jié)構(gòu)及零部件都承受著循環(huán)疲勞載荷作用，而疲勞中載荷特征參量較多，像應(yīng)力幅、平均應(yīng)力等，各載荷特征參量對(duì)疲勞失效的影響比較復(fù)雜。目前各參量對(duì)疲勞失效的影響仍不明確，特別是在國(guó)內(nèi)，尚未對(duì)纖維增強(qiáng)鋁合金層合板疲勞特性做全面的了解和分析，沒(méi)有建立起使用規(guī)范?。關(guān)于應(yīng)力幅值對(duì)疲勞失效的影響，當(dāng)應(yīng)力幅比不變時(shí)，與單軸情況相同，隨著等效應(yīng)力的增大，疲勞壽命降低；當(dāng)?shù)刃?yīng)力不變時(shí)，隨著應(yīng)力幅比的增大，疲勞壽命的變化卻仍不明確。文獻(xiàn)【21認(rèn)為，不同的應(yīng)力幅比值對(duì)結(jié)構(gòu)多軸高周疲勞的失效是有影響的。隨著玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層
5、合板在飛機(jī)上的廣泛應(yīng)用，對(duì)其疲勞特性的研究越來(lái)越重要13。5】，特別是隨著國(guó)內(nèi)航空業(yè)的發(fā)展，對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板疲勞特性的了解和掌握是非常必要的。本文作者利用試驗(yàn)測(cè)試方法，對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板在不同應(yīng)力比下疲勞裂紋萌生和疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律作了較為詳盡的分析研究，給出了玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板在疲勞載荷作用下的疲勞特性和規(guī)律。84航空制造技術(shù)·2016年第18期1玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板疲勞裂紋擴(kuò)展性能的測(cè)試分析1．1疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)測(cè)試過(guò)程為了獲得玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板疲勞裂紋擴(kuò)展性能，按照相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(E647—2008疲勞裂紋擴(kuò)展率測(cè)
6、量的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法)的要求，利用高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)(型號(hào)：PLG一100c)對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板疲勞裂紋擴(kuò)展性能進(jìn)行了測(cè)試。首先嚴(yán)格按照相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(試件尺寸及試件細(xì)部如圖1和圖2所示)對(duì)不同應(yīng)力比下鋁合金單板疲勞裂紋擴(kuò)展和纖維增強(qiáng)鋁合金疊圖1疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)矩形截面試件加工尺寸圖Fig．1Specimendimensionoffatiguecrackgro卅hratetest研究論文圖2玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層板裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)件細(xì)節(jié)圖Fig．2Specimen硝gIassfIbermetaIIaminates層板疲勞裂紋擴(kuò)展性能做相應(yīng)的試驗(yàn)測(cè)試分析；對(duì)測(cè)
7、試結(jié)果做相應(yīng)的比較分析，獲得各自疲勞特性的優(yōu)缺點(diǎn)。1．2疲勞裂紋擴(kuò)展測(cè)試結(jié)果及分析在不同應(yīng)力比(r=一l、0．1、0．5)下，根據(jù)裂紋長(zhǎng)度和循環(huán)次數(shù)，計(jì)算得到的應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子△K和疲勞裂紋擴(kuò)展速率d酬州，以△K為橫坐標(biāo)，d臼／dⅣ為縱坐標(biāo)的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下的試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)分布圖，如圖3～6所示，給出了鋁合金單板和玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板疲勞裂紋擴(kuò)展速率變化圖。圖中曲線為回歸分析的擬合曲線，根據(jù)Paris公式，d臼／dⅣ=c(△K)?．按冪函數(shù)擬合，則材料函數(shù)c、m可直接由擬合函數(shù)確定；，．2為相關(guān)系數(shù)，r2越接近l，表明數(shù)據(jù)相關(guān)度越高。利用不同應(yīng)力比下玻璃
8、纖維增強(qiáng)疊合層板試件和LYl2鋁合金單板試件的疲勞裂紋擴(kuò)展速率擬合函數(shù)如圖4和罔6所示。繪制的基于△K的疲勞
