复合材料学报

作者：宋涛, 余许多, 江晟达, 余木火, 樊良伟, 孙泽玉,

关键词：变刚度, 复合材料结构, 薄壁管, 压溃试验, 破坏机制, 数字图像相关技术, 有限元分析,

通过控制缠绕线型改变轴管纤维角度，制备了一种轴向刚度渐变、压溃稳定的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)变刚度薄壁圆管。对变刚度、±45°<i>_n</i>以及90°<i>_n</i>三类CFRP缠绕轴管进行轴向准静态压缩测试，结合数字图像相关技术(DIC)及有限元结果，对比三类结构压溃初始应变模式、损伤演化与应力状态结果，研究了变刚度结构的压溃响应与破坏机制。结果表明：不同纤维角度CFRP轴管因轴向刚度不同，压溃的初始破坏与损伤演化过程相异，三类结构产生不同的压溃响应与破坏模式。变刚度区连续变化的大角度纤维能有效地引发分层和“开花式”混合破坏，缓慢释放应变能，使变刚度CFRP轴管吸能效果明显优于其他两类结构。其峰值载荷为66.97 kN，压溃效率为50.8%，比吸能为10.1 kJ/kg，相对于±45°<i>_n</i>结构比吸能提升156.35%，压溃效率提升518.76%，相对于90°<i>_n</i>结构比吸能提升16.9%，压溃效率降低27.3%。

来源：2021年第11期

《复合材料学报》期刊编辑部

查看复合材料学报杂志2021年第11期