黄 啸， 刘建中

（北京航空材料研究院，北京 100095）

纤维金属层板是由特定胶黏剂浸渍强韧纤维形成的预浸料与高强度金属薄板相互交叠铺层，然后经一定的固化工艺成型得到的一种层压板。纤维金属层板与金属相比具有密度小、疲劳寿命长、损伤容限性能优异等特点［1］。其中ARALL和 GLARE纤维金属层板已经成功应用于机身结构［2］。当前国际上正在将这种金属与纤维混合层板概念进一步发展，研制将应用于机翼结构的新型混合层板。目前，荷兰GTM Advanced Structures和美国Alcoa Technical Center共同研制的新型混合层板CentrAl即将应用于大型运输机 C-130的机翼结构［3，4］。

由于机身、机翼均为飞机关键主承力结构，所以必须对其进行损伤容限分析。上世纪八十年代以来，国际上已对ARALL层板和GLARE层板开展了大量的疲劳裂纹扩展试验与分析研究，建立了多种基于唯象理论、断裂力学机制分析及有限元等数值模拟分析的模型［5］。Marissen［6］，郭亚军和吴学仁［7］，Alderliesten［8］等人在大量试验的基础上探索了纤维金属层板的疲劳裂纹扩展机制，并建立了基于断裂力学的疲劳裂纹扩展预测模型。典型纤维金属层板疲劳裂纹扩展机制如图1所示。

图1 典型纤维金属层板疲劳裂纹扩展机制［9］Fig.1 Fatigue crack propagation mechanism in representative fiber metal laminate

纤维金属层板金属层在裂纹扩展时预浸料层中的纤维不产生断裂，故预浸料通过胶接阻碍尖端裂纹张开的同时，主要裂纹区域铝板本应承载的部分载荷转移到预浸料层中，这部分转移的载荷称为桥接应力。预浸料阻碍尖端裂纹张开从而减缓裂纹扩展速率，其主要机制是通过桥接应力诱使裂纹张开的载荷变小，使得裂纹扩展速率降低。……