诱导角及铺层结构对碳/环氧复合材料薄壁管轴向压溃吸能特性的影响

马 岩，王 浩，朱中秋，杨维维，黄晓梅，阳玉球，刘光涛，严雪峰*，曹海建

（1.南通大学 纺织服装学院，江苏 南通 226019；2.南通大学 安全防护用特种纤维复合材料研发国家地方联合工程研究中心，江苏 南通 226019；3.南通三荣实业有限公司，江苏 南通 226001；4.东华大学 纺织学院，上海 201620；5.德州卡本梵博复合材料有限公司，山东 德州 253000）

碳纤维增强树脂基复合材料（carbon fiber reinforced plastics，CFRP）具有轻质、高强、可设计、高吸能等特点[1-2]，是理想的防撞吸能材料。与依靠塑性变形吸能的金属不同，复合材料通过自身纤维断裂，纤维微屈曲，基体开裂，基体破碎，纤维/基体间界面、侧叶弯曲、分层、摩擦等多种损伤失效形式[3-5]，获得渐进稳定的损伤过程实现高吸能。复合材料的能量吸收机理非常复杂，影响因素众多，如组分[6]、界面[7]、增强形式[8]、纤维含量[9]、成型工艺[10]、构件几何形状与尺寸[11-12]、测试条件[6，13-14]及诱导形式[15-16]等。为实现稳定、渐进的压溃过程，吸能复合材料几何结构多以圆形薄壁管为主。圆形薄壁管增强形式多以编织结构、缠绕结构为主，但纤维交织并不利于复合材料力学性能的充分发挥。薄壁管头端的诱导角实质上是一个应力集中诱发器，可实现特定区域渐进压溃。前期研究发现[15-16]，在薄壁管头端设置一定的诱导机制可诱发渐进稳定的压溃过程，诱导机制主要包括倒角、槽、郁金香形等。

本研究利用单向碳纤维增强环氧树脂预浸料，通过预卷绕及热压工艺制备单向及0°/90°卷绕复合材料薄壁管，研究诱导角及卷绕结构对复合材料薄壁管准静态压溃吸能的影响。……