Impact Damage Resistance of Various Fibre Metal Laminates

Abstract
The impact damage resistance of Fibre Metal Laminates (FML) is studied. FML is a new family of laminated materials which consist of thin aluminium layers bonded together by intermediate fibre/epoxy layers. Different glass fibre FML variants are compared with Al 2024-T3, and carbon/PEI composites. The effect of the relative glass/epoxy content in FML is determined. FML shows an equal to 15% better minimum cracking energy at low velocity impact compared to monolithic aluminium, but behaves much better (2-3.5x higher minimum cracking energy) at high velocities. The impact damage resistance of FML increases with an increasing glass/epoxy content. This is partly due to the strain rate sensitivity of the glass fibres. FML are also superior because during impact delamination occurs, and the laminae consequently will be loaded in a more efficient membrane deformation compared to the dominant bending deformation of the monolithic material. Carbon/PEI thermoplastic composites have a poor impact damage resistance.

Résumé
La résistance aux dégâts de percussion de Fibre Metal Laminates (FML) est étudiée. Les FML sont une nouvelle famille de matériaux lamellés, qui consistent de lamelles d'aluminium collées les unes contre les autres par des couches intermédiaires de fibres/époxy. Plusieurs sortes de FML de fibres de verre sont comparées à Al 2024-T3, et à des composites carbon/PEI. L'effet du contenu relatif verre/époxy dans les FML est déterminé. A percussion à basse vitesse, les FML montrent une énergie minimum d'éclatement égale ou 15% meilleure comparés à l'aluminium monolithe, mais à vitesses élevées les FML se comportent beaucoup mieux (une énergie minimum d'éclatement 2-3.5x plus élevée). La résistance aux dégâts de percussion des FML augmente avec le rapport verre/époxy. Ceci est due partiellement à la sensitivité des fibres de verre à la vitesse de contrainte. Les FML sont aussi supérieurs car pendant la percussion les lamelles se détachent, et par conséquence les FML seront chargés dans une déformation de membranes qui est plus efficace que la déformation de fléchissement du matériau monolithe. Les composites thermoplastes carbon/PEI ont une résistance aux dégâts de percussion peu élevée.