热塑性PA6碳纤维/铝基纤维金属层板温热胀形性能及失效行为研究

来源：机械工程学报杂志2025年第4期北京时间：

作者：盈亮, 陈智刚, 戴明华, 王大恩, 胡平, 韩小强

单位：1. 大连理工大学机械工程学院 大连 116024;2. 大连理工大学汽车工程学院 大连 116024

摘要：以热塑性PA6基连续单向碳纤维/铝基纤维金属层板(Carbon fiber reinforced thermoplastic/AL, CFRTP/AL)为研究对象，基于单拉和三点弯曲试验研究四种铺层结构CFRTP/AL的基础力学性能，对比分析该类纤维金属层板(Fiber metal laminates, FMLs)在常温及高温下(25 ℃、240 ℃)下NAKAJIMA温热胀形性能及其大变形损伤失效行为。进一步基于ABAQUS开发一种非连续微剪切等效建模策略，实现对CFRTP/AL温热胀形及其损伤失效行为的有效预测。试验结果表明：正交铺层结构CFRTP/AL的温热成形性能优于其他FMLs铺层结构。常温下CFRTP/AL成形性能不佳，但异质材料界面连接质量较好，并未发生界面分层现象；通过提高成形温度，CFRTP/AL的成形性能得到提升，其表层金属的损伤失效要晚于芯部的复合材料层，但异质材料层间协同变形能力较差。采用非连续微剪切等效建模策略，可以获得准确的CFRTP/AL的面内应变场分布，并实现对其整体损伤失效行为的有效预测。

关键词：热塑性碳纤维,纤维金属层板,温热成形,胀形性能,损伤预测；

基金资助：国家自然科学基金(52375310)和中央高校基本科研业务费(DUT21JC41)资助项目。