变刚度碳纤维/环氧树脂复合材料薄壁圆管轴向压溃响应与破坏机制

摘要：

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°]n以及[90°]n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°]n结构比吸能提升156.35％,压溃效率提升518.76％,相对于[90°]n结构比吸能提升16.9％,压溃效率降低27.3％.

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

所属期刊栏目：38

分类号：TB332;V214.8(工程材料学)

资助基金：中央高校基本科研业务费专项资金;上海市"科技创新行动计划"高新技术领域项目;上海汽车工业科技发展基金会2019年产学研项目1913

在线出版日期：2021-12-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：3586-3600