复合材料薄壁管冲击断裂分析与吸能特性优化

       尽管金属薄壁管作为吸能元件已被广泛使用，但树脂基复合材料管件因比刚度高、比吸能大，特别是可根据使用要求对其材料组分及结构参数进行逆向设计，在某些轻量化要求较高的领域有望取代金属管件。然而，复合材料结构件在冲击载荷作用下的吸能机制比较复杂。目前，其逆向设计过程仍需要借助大量试验，通过改变基体和增强相材料种类及含量，或改变试件几何尺寸、铺层顺序和加工工艺等方法，制作出大量试件，然后逐一进行冲击试验测试，再从中优选。由于影响因素众多，耗费巨大，周期长、效率低，且复合材料的性能对加工工艺、试验条件等非常敏感‘3]，试验的重复性较差，又进一步增加了试验成本。因此，探索满足工程要求的理论模型和模拟方法可以起到事半功倍的效果，并且能够得到诸如裂纹扩展进程、失效部位应力应变响应历程等试验研究无法获得的数据。