一家专注流体压力成形技术
【作 者】陈静;郭玉琴;陆铭;吴雪莲;徐凡;李富柱
【前 言】
纤维金属层合板(fiber metal laminates, FMLs)是由金属薄板和纤维复合材料交替铺设以后，在一定的温度和压力下固化形成的层间混杂复合材料[1-2]。
FMLs由于综合了金属和纤维复合材料两者的性能优势，而具有高的比强度、比刚度、比模量及优异的疲劳性能和损伤容限，目前已有芳纶纤维强化铝合金层板(Arall)[3]、玻璃纤维强化铝合金层合板(Glare)[4]、碳纤维强化铝合金层合板(Carall) [5]、石墨纤维强化钛合金层合板(TiUr户〕等几代FMLs在飞机机身的不同部位得到应用。
但上述FMLs的中间芯层纤维复合材料大多以热固性树脂为基体，具有固化时间民、界面断裂韧性低、损伤后修复难度大、工艺自动化程度低等缺点[6-8]。因此近年来，积极研发适用于汽车、交通运输等工业及民用行业的热塑性FMLs新材料体系和构件制造工艺，以便在满足FMLs构件功能及性能要求的前提下，充分挖掘其轻量化潜能[9-10]。
近年来，提出将常用的两种汽车轻量化材料，即高强度钢和碳纤维复合材料(CFRP)预浸料作为组分材料，交替铺放制成Steel/CFRP体系的FMLs材料后，再利用冲压工艺制成轻量化Steel/CFRP构件，已成为车身构件研发领域的重要研究方向之一[21]。但是，由于冲压成形过程中CFRP预浸料的粘弹性面内剪切变形与钢板的弹塑性变形同时存在，势必对FMLs材料的变形行为、成形性能，尤其是对成形后构件的力学性能产生复杂影响，这在现有研究中还未予以充分考虑，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材料在不同加载历史下的变形行为和失效模式，建立材料性能预测模型、本构关系方程、成形极限理论、破裂失效判据，形成相应的FMLs材料模型库，以借助CAE技术进行FMLs构件成形过程仿真模拟、缺陷预测及成形质量控制，为保证新型轻量化FMLs构件的制造质量、提高其服役性能提供可靠的理论依据。
【结 论】
本文综述了国内外有关FMLs材料单向拉伸、弯曲成形、拉深成形以及半球胀形等性能方面的研究进展，重点分析了不同工艺条件、模具结构参数、组分材料及纤维铺层方向与铺层方式等对FMLs材料冲压成形性能的影响。但有关FMLs材料成形极限及破裂失效模式方面的研究却很少见。
FMLs材料作为近年来汽车领域最具潜力的轻量化车身材料之一，由于其组分材料截然不同的变形行为和失效机制，给FMLs材料在车身构件的研发和生产带来一系列难题，如新型FMLs构件研发所需材料成本高、试错性强、效率低。因此，函需开展有关FMLs材料本构模型和成形极限判据的建立工作，扩充材料模型库，提高CAE仿真的精度和可靠性。
以下是正文：
