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摘要
考虑碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymers,CFRP)层内和层间力学性能特点，建立CFRP圆管轴向压溃有限元模型，并与实验测试的载荷-位移曲线和失效模式对比，验证建模方法的可靠性。在此基础上，考虑机车车辆薄壁吸能装置结构特点，研究内翻触发、外翻触发、嵌入式内翻触发和嵌入式外翻触发机制对CFRP圆管轴向压溃行为的影响。研究结果表明：相比倒角触发机制，在内翻和外翻触发机制作用下，管壁材料破坏不充分导致CFRP圆管能量吸收分别下降36.5%和43.4%。嵌入式触发机制可有效提高材料利用率，内腔尺寸参数L与CFRP圆管失效模式和能量吸收性能密切相关。L由8 mm增大为16 mm，圆管压溃变形过程得到改善，结构能量吸收先上升后下降。在嵌入式内翻机制作用下，L=12 mm时CFRP圆管能量吸收效果最好，相比倒角触发机制，能量吸收提升63.1%。管壁材料向内变形可进一步提高材料利用率。
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单位牵引动力国家重点实验室; 西南交通大学
