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基于单向拉伸的glare板力学性能测试郎利辉;张闫飞;关世伟【摘要】目的研究使用新方法制造小型大曲率glare板零件的可能性.方法通过使用传统的模具来充液成形/普通拉深成形含有半固化玻璃纤维预浸料的glare板,成形后再进行固化.在室温下,使用单向拉伸方法分别对金属、含半固化玻璃纤维预浸料的glare板和固化之后的glare板进行力学性能测试.结果含半固化玻璃纤维预浸料的glare板主要失效形式为金属板断裂,固化之后的glare板的主要失效形式为玻璃纤维断裂;含半固化玻璃纤维预浸料的glare板有着和金属相近的断后伸长率,具有较好的塑性,固化之后的glare板的断后伸长率远小于金属的断后伸长率,塑性极差.结论通过使用传统的模具来充液成形/普通拉深成形含有半固化玻璃纤维预浸料的glare板,成形后再固化的方法来制造小型大曲率glare板零件是有可能的.【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2018(010)006【总页数】4页(P30-33)【关键词】glare板;单向拉伸;成形性能;失效形式;断后伸长率【作者】郎利辉;张闫飞;关世伟【作者单位】北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100089;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100089;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100089【正文语种】中文【中图分类】TG306纤维金属层板(FibresMetalLaminates,FMLs)是一种新型复合材料[1]，是由较薄的轻合金金属片和纤维相互铺层后在一定的压力和温度下固化而成的。普通轻合金疲劳性能差、强度低，纤维材料刚度低、拉深成形性能差，因此两者都不能满足实际需求。而纤维金属层板不仅避免了二者的缺点，同时还融合了纤维和轻合金共同的优点，具有良好的损伤容限性能、高比强度、高比模量、耐高温、抗疲劳、抗磨、减振、高导电(热)、尺寸稳定、不吸潮等诸多优良性能，且有些性能比基体金属材料高几倍，甚至几十倍[2]。由于具有良好的性能，纤维金属层板在航空航天、汽车等多个领域都有较为广泛的应用。现在较为成熟的纤维金属层板成形方法为真空袋-热压罐法和滚弯成形法。真空袋-热压罐法[3—7]成形零件质量高，但只适用于成形大尺寸的层板零件，且成本较高、效率较低；滚弯成形法[8]成形工艺简单、成本较低、效率较高，但只适用于成形单曲率的零件，且曲率大小也受到限制[9—10]。此外，不太成熟的方法是含有热塑性树脂的纤维金属层板拉深成形技术，该方法可用于成形小尺寸、大曲率及较复杂的结构件，但目前尚处于研究阶段，还有很多问题尚未解决[11]。随着金属拉深成形技术的逐渐普及、逐渐成熟以及拉深设备的现代化和普遍化，可以考虑将现有的拉深设备应用于纤维金属层板的成形[12—14]。在国外，有学者[15—16]使用拉深成形的方法将含有热塑性树脂的复合材料成形成零件。北京航空航天大学朗利辉教授和Rizwan[17]等提出用2层金属层板加橡胶板成形，然后使用真空袋-热压罐技术来成形小型且形状相对复杂的零件，其中橡皮板的作用是留出填充纤维的间隙。文中旨在研究通过使用传统的模具来充液成形[18]/普通拉深成形含有半固化玻璃纤维预浸料的glare板，成形后再固化的方法来制造小型大曲率glare板零件的可能性，并研究使用该方法成形纤维金属层板时板料的最佳状态；随后分析含有半固化玻璃纤维预浸料的glare板和已经固化了的glare板的失效形式和成形性能，优选出较好的glare板；最后与其本体金属的成形性能进行对比，以期得出一些指导性结论，为以后的成形研究提供一定的指导。1试验1.1试验材料与设备试验材料有2024-T3铝合金板料，厚度为0.5mm；含EWR200-100玻璃纤维的预浸料，厚度为0.2mm。试验设备为北京科技大学电子材料分析测试中心单拉试验机。1.2试验方法试验件共9件，编号分别为0-1,0-2,0-3,45-1,45-2,45-3,90-1,90-2,90-3。在试件的标号中，横线之前的数字0,45,90表示拉伸方向和金属轧制方向的夹角；横线之后的数字1,2,3分别表示金属试件、含有半固化玻璃纤维预浸料的glare板、固化之后的glare板，具体情况见表1。表1成形基础试验试件Tab.1Specimenofformingfoundationtest编号类型试件拉伸方向和金属轧制方向夹角/(°)0-1金属板00-2未经固化的glare板00-3经过固化的glare板045-1金属板4545-2未经固化的glare板4545-3经过固化的glare板4590-1金属板9090-2未经固化的glare板9090-3经过固化的glare板90glare板采用2+1层叠方式，也就是2层金属板加1层玻璃纤维预浸料。同一个试件中的2层金属板其轧制方向是