- 纤维金属层压板是加压运输机身的新一代主要结构。但是,在已发表的文献中,关于FML机械行为的信息有限且不足的信息,通过更详细的测试和分析,某些领域仍然有待进一步验证。
金属纤维的出现导致了通过不同制造方法开发不同纤维增强复合材料系统。利用金属纤维作为单一增强材料可以创造具有独特物理结构和对许多性能产生协同效应的全新材料。钢、铝、钛和铜是用于航空航天、船舶、汽车和结构应用等行业的金属纤维的例子。此外,结合各种材料系统(金属纤维 - 传统纤维)来制造混合复合材料的可能性允许成本和性能的无限变化。一般来说,金属以金属纤维金属层压板 (FML) 的形式提供,或以细丝和网状纤维的形式提供。与金属片形式相比,文献中对细丝和网状纤维的研究仍然有限。因此,这项工作重点回顾了细丝和网状金属的加工技术、性能和应用。本文详细介绍了金属纤维的应用、生产方法以及几种类型和形式。此外,还回顾了金属纤维增强聚合物复合材料的性能和应用。还回顾了金属化纤维的应用以及金属纤维与合成和天然纤维增强聚合物复合材料的混合。总之,部分探索的细丝和网状纤维形式的潜力似乎具有出色的机械、热和其他材料性能。钢纤维是最常用的金属纤维,因为它具有成本效益、可用形式多样、尽管重量很重但性能很高。
纤维金属层压板 (FML) 是组合粘合结构大家族中的一员,由薄金属板和纤维增强聚合物层粘合而成 [1]。FML 的混合概念因其卓越的抗疲劳性能以及抗冲击、耐腐蚀等优异的机械特性而闻名。FML 的一种变体 Glare 由交替粘合在一起的薄铝板和玻璃纤维环氧层制成,已被大规模用作空客 A380 的机身蒙皮和尾翼前缘蒙皮材料。与整体式金属板相比,FML 的卓越疲劳性能归因于疲劳裂纹尖端尾流中完整纤维提供的桥接机制,如图 1 所示。抗疲劳纤维保持完整并抑制金属层中裂纹的张开,从而使载荷从破裂的金属层转移到桥接纤维。这种桥接机制显著提高了金属层对疲劳裂纹扩展的抵抗力,因为它降低了裂纹尖端的应力严重程度。同时,由于开裂的金属层和桥接纤维之间以剪切形式传递的循环载荷,在复合材料/金属界面处发生了分层,这是 FML 中的一种伴随失效机制 [2] 。FML 中显著改善的抗疲劳性以及失效机制非常具有代表性,在一般组合结构中非常具有代表性
在复合材料(例如纤维金属层压板(FML))中检测并表征隐藏的损害仍然是一个挑战。引导的超声波(GUW)或X射线影响通常用于检测这些损害,但它们的解释仍然存在,在非破坏性测试(NDT)和结构健康监测(SHM)中也是如此。数据驱动的预测指标模型可以检测与GUW时间相关信号的结构中的损害,但是实验训练数据缺乏差异,统计强度和超参数空间的质量覆盖率。通常会经历心理数据缺乏目标参数的基础真理注释。综合数据通常是创建强大而广义的损害预测模型的唯一解决方案。可以使用基于模型,模型辅助或无模型方法生成合成传感器数据。然而,通过应用有限元方法或求解字段方程式通过数值计算的GUW信号表明,由于过多的约束和简化,尤其是在非同质的材料,复合材料和层板的情况下,由于过多的约束和简化而显示出差的现实统计。数据驱动的生成模型的最新发展,例如生成对抗(神经)网络(GAN)[1],通常是由大量生成过程驱动的,包括确定性样式矢量以生成特定信号数据[2] [2],确定损坏大小,位置,位置,定位,传递器位置,材料,材料,材料,材料,材料,材料,材料。这些新体系结构旨在通过使用
纤维金属层压板 (FML) 是一大类组合粘合结构,由粘合有纤维增强聚合物层的薄金属板组成 [1]。FML 的混合概念因其出色的抗疲劳性以及抗冲击、耐腐蚀等其他优异的机械特性而闻名。FML 的一种变体 Glare 由交替粘合在一起的薄铝板和玻璃纤维环氧层制成,已在空客 A380 上大规模用作机身蒙皮和尾翼前缘蒙皮材料。与单片金属板相比,FML 的优异疲劳性能归因于完整纤维在疲劳裂纹尖端后提供的桥接机制,如图所示。1。抗疲劳纤维保持完整,并抑制金属层中裂纹的张开,从而使载荷从开裂的金属层转移到桥接纤维。这种桥接机制显著增强了金属层对疲劳裂纹扩展的抵抗力,因为它降低了裂纹尖端的应力严重程度。同时,由于开裂的金属层和桥接纤维之间以剪切形式循环传递载荷,在复合材料/金属界面处发生分层,这是 FML 中的一种伴随失效机制 [2] 。FML 中显著改善的抗疲劳性和失效机制非常具有代表性,是广泛应用于各个工程领域的一般组合胶接结构中的代表。组合粘合结构提供的定制裂纹延迟功能通常用于航空航天工业的安全关键结构 [4,5] 。冗余负载路径和损伤阻止功能,例如机身撕裂带、疲劳裂纹延迟器 [6,7] 和裂纹阻止器 [8] ,最好通过粘合剂粘合到蒙皮板上,以减缓疲劳裂纹扩展,并允许定期检查以检测疲劳裂纹。组合结构的这些功能与适航法规推荐的损伤容限设计理念相得益彰。通常采用粘合技术而不是机械紧固来向蒙皮板添加额外的负载路径,以避免与紧固过程相关的应力集中和高成本 [5] 。粘合剂粘接解决方案还提供了隔离特定结构元件损坏的机会 [5] 。此外,含有裂纹的薄壁金属飞机结构通常通过将复合材料补片粘合到