本书共十章，针对国际上在该领域研究的热点问题，系统、详细地介绍了作者团队多年来在纤维金属层板的体系设计、损伤理论、力学性能、仿真技术及成形方法等方面的最新研究成果。
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纤维金属层板（fiber metal laminates，FMLs）是一种由金属薄板和纤维复合材料交替铺层后，在一定的温度和压力下固化而成的层间混杂复合材料，也称为超混杂层板（super hybrid laminates）。FMLs综合了传统纤维复合材料和金属材料的特点，具有高的比强度和比刚度，优良的疲劳性能以及高损伤容限，是航空航天工业中备受青睐的先进复合材料。时至今日，四代纤维金属层板研发成功：第一代为芳纶纤维-铝合金层板（aramid reinforced aluminum laminates，ARALL），第二代为玻璃纤维-铝合金层板（glass reinforced aluminum laminates，GLARE），第三代为碳纤维-铝合金层板（carbon reinforced aluminum laminates，CARE），第四代为石墨纤维-钛合金层板（titanium/graphite hybrid laminates，TiGr）。以GLARE层板为例，是由0.3～0.5mm的铝合金薄板与玻璃纤维增强环氧预浸料（0.2～0.3mm）交替层压而成，具有突出的抗疲劳性能及较高的缺口断裂性能，可使飞机结构减重25%～30%，抗疲劳寿命提高10～15倍。GLARE在空客A380上机身蒙皮、垂直和水平尾翼前缘、整流板、整流罩、上机身壁板及上壁板长桁中的应用使飞机减重约800kg。FMLs也已成为大型飞机机身、机翼蒙皮结构的重要选材之一，尤其是机翼前缘等对冲击及疲劳性能都有高要求的关键结构，FMLs的性能优势是包括碳纤维复合材料在内的其他金属或先进复合材料所无法具备的。此外，随着汽车及轨道交通等工业对材料损伤容限能力及轻量化程度的要求越来越高，对FMLs类材料的需求也日益迫切。然而，FMLs失效机制复杂，成形难度高，在界面作用、损伤理论及力学特性等方面存在诸多待揭示的科学问题。目前，国内还没有一部全面介绍FMLs相关基础理论及应用技术的专著。鉴于此，作者决定基于其团队在FMLs领域的多年研究成果，著《纤维金属层板的力学性能及成形技术》一书。
近年来，国内外针对FMLs的研究主要集中于以下三个方面：第一，发展多种材料体系的新型FMLs，以达到进一步改善材料性能、提高耐温性、利于成形及回收等目的。其中，基于GLARE层板的改进、新一代TiGr层板的研制以及热塑性树脂的应用成为研究的热点。第二，揭示FMLs的失效及损伤理论，开展其力学性能的方法研究及预测。FMLs综合了金属层与纤维增强树脂基复合材料层（简称“纤维层”）的力学性能特点，包含多个金属层／纤维层界面和大量纤维／树脂界面，其力学行为及损伤机理复杂，失效模式包括纤维脱黏及断裂、界面分层、金属断裂及基体开裂等。如何建立该类超混杂复合材料科学的性能评价方法并合理预测其力学性能，是目前重要的研究课题。第三，FMLs的成形技术难题。FMLs的成形方法与金属材料相近，但由于纤维的破坏应变小，致使该类材料的成形极限远小于相应的金属材料，并易产生层间破坏，成形难度大。然而，拓展FMLs在航空航天、轨道交通及汽车工业等领域应用的过程中，首先要解决其成形技术难题。伴随着塑性加工技术的发展，液压成形、喷丸成形等高效成形方法也可考虑用于FMLs的成形。
目录
前言
第1章 玻璃纤维铝锂合金层板的力学性能 1
1.1 概述 1
1.2 玻璃纤维铝锂合金层板的制造技术 2
1.3 玻璃纤维铝锂合金层板的综合性能 20
1.4 本章小结 38
参考文献 38
第2章 TiGr层板的制备与力学性能 42
2.1 概述 42
2.2 Ti/CF/PMR聚酰亚胺超混杂层板 42
2.3 Ti/CF/PEEK超混杂层板 58
2.4 本章小结 61
参考文献 62
第3章 GLARE层板层间剪切失效与性能评价 64
3.1 概述 64
3.2 GLARE短梁受载层间剪切失效 68
3.3 GLARE双梁受载层间剪切失效 74
3.4 本章小结 81
参考文献 82
第4章 GLARE层板弯曲失效与性能评价 83
4.1 概述 83
4.2 GLARE在弯曲载荷下的失效 84
4.3 GLARE弯曲失效机制与性能评价 92
4.4 本章小结 103
参考文献 104
第5章 纤维金属层板静载力学性能的数值模拟与实验研究 106
5.1 概述 106
5.2 各组分材料模型的建立 106
5.3 界面模型的参数获取 114
5.4 静载力学性能的有限元模拟及损伤分析 120
5.5 本章小结 151
参考文献 152
第6章 FMLs疲劳性能的实验研究及预测 154
6.1 概述 154
6.2 MLs的疲劳裂纹扩展速率 154
6.3 FMLs的疲劳寿命 180
6.4 本章小结 193
参考文献 193
第7章 GLARE层板的成形性能及自成形技术 196
7.1 概述 196
7.2 成形性能 198
7.3 自成形技术 207
7.4 本章小结 213
参考文献 214
第8章 GLARE层板的滚弯成形技术 215
8.1 概述 215
8.2 滚弯成形原理与模型建立 216
8.3 滚弯成形后层板的回弹规律研究 220
8.4 滚弯成形后层板的残余应力分布 229
8.5 滚弯成形后层板界面失效规律研究 231
8.6 本章小结 238
参考文献 239
第9章 FMLs喷丸成形技术 241
9.1 概述 241
9.2 喷丸工艺的选择及优化 243
9.3 喷丸变形特性研究 252
9.4 喷丸对层板性能的影响 260
9.5 TiGr层板的喷丸成形 265
9.6 本章小结 271
参考文献 272
第10章 GLARE复合管液压成形技术 274
10.1 概述 274
10.2 GLARE复合管液压胀接工艺的理论计算 276
10.3 GLARE复合管液压胀接的有限元仿真 283
10.4 GLARE复合管液压胀接工艺研究 288
10.5 其他FMLs复合管 297
10.6 本章小结 299
参考文献 300
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