复合材料学报

作者：孙厚礼, 孙琳, 王晓波, 崔健, 李哲瑞, 查一斌, 秦成, 闫红霞, 刘勇, 张辉, 俞建勇,

关键词：轴向压缩, 有限元仿真, 3D-UD, 稳定性, 吸能性,

采用准静态轴向压缩实验和有限元仿真相结合的方法，对三维编织(3D)-单向铺层(Unidirectional ply，UD)混合的碳纤维复合材料管的轴向压缩性能和破坏机制进行了研究。实验结果表明，3D-UD混合管具有更稳定的压缩吸能模式；相比UD管，混合管的峰值载荷、总吸能和比吸能分别提高了20.3%、109.2%和67.1%。进一步对3D-UD混合管的破坏过程进行了有限元仿真分析，得到的载荷-位移曲线与实验结果吻合较好，验证了仿真模型的有效性。结合实验结果与混合管损伤变形的仿真分析发现，外层3D和内层3D对夹层UD的束缚和支撑作用抑制了UD管管壁因弯折过大而断裂，而夹层UD管的稳定破坏吸能使得3D管未发生严重的编织层卷曲现象，因此3D-UD混合管可以有效抵抗管壁变形，提高轴向压缩下的稳定性和吸能性。

来源：2024年第8期

《复合材料学报》期刊编辑部

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