轴向和斜向加载下复合材料-金属-泡沫混杂管件的压溃吸能机制

作者：王振; 梅轩; 曹悉奥; 陈轶嵩; 朱国华^*; 郭应时

来源：复合材料学报, 2023, 40(11): 6450-6461.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20230213.002

• 混杂结构
• 吸能机制
• 准静态压溃
• 数值模型
• 解析模型

本文旨在探讨碳纤维增强树脂(Carbon-fibre-reinforced polymer,CFRP)-铝合金-泡沫铝混杂管件在轴向(0°)和斜向(10°)荷载下的压溃变形特性和能量耗散机制。首先对纯碳纤维管(CF)、纯铝管(Al)、纯泡沫铝(Af)、Al-Af混杂管和CF-Al-Af混杂管进行了准静态压缩试验；在0°和10°的加载角下，Al-Af混杂管的能量吸收总是高于单一部件的能量吸收总量；与单一组分能量吸收之和相比，CF-Al-Af混杂管的能量吸收在0°加载角下减少，而在10°加载角时则显著提高。接着，在LS-DYNA中开发了混杂管件和相应的单一部件的数值模型，仿真结果表明，铝管能量吸收的提升促进了Al-Af和CF-Al-Af混杂管承载能力的提升，原因在于相比于单一铝管的“对称-钻石”混合变形，混杂管中的铝管发生了更稳定的对称变形，然而外部CF管能量吸收的降低主要削弱了CF-Al-Af混杂管的能量吸收，原因在于混杂管的CF管受到内部铝管的挤压出现了轴向撕裂失效。最后，建立了CF-Al-Af混合管和相应的单一管件在轴向荷载下的平均压溃载荷解析模型，结果表明，所开发的解析模型可以较好地预测混合管和单一部件的平均压溃载荷。

• 单位
  长安大学