含薄弱环节复合材料圆管耐撞性研究

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1、第42卷第4期2010年8月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&Astronautics含薄弱环节复合材料圆管耐撞性研究黄建城王鑫伟袁张贤(南京航空航天大学飞行器结构力学与控制教育部重点实验室，南京，210016)V01．42No．4Aug．2010摘要：设计并制作了3种新型的复合材料吸能圆管薄弱环节，即内倒角，花冠型和端部开缝的薄弱环节．通过准静态轴向压溃试验研究了这3种薄弱环节对复合材料圃管耐撞性的影响，并将试验结果与不舍薄弱环节及舍外铡角薄弱环节的试验结果

2、进行对比，以评估这些薄弱环节的引发效能．研究表明：外倒角、内倒角、花冠型和端部开缝薄弱环节都能有效改善复合材料圆管的耐撞性能；内倒角与外倒角薄弱环节具有相同的引发效能，花冠型和端部开缝薄弱环节的引发效能均优于外倒角薄弱环节．由于端郝开缝薄弱环节加工简便，故它具有更好的工程应用前景．关键词：复合材料I耐撞性；能量吸收，薄弱环节}轴向压溃中图分类号；TB332，0347．1；V214．8文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)04—0423—06CrashworthinessofCompositeTubeswith

3、CrushTriggerHuangJiancheng，WangXinwei，YuanZhanga：ian(MOEKeyLabofStructureMechanicsandControlforAircraft，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Threenewcrushtriggers，calledtheinternalbeveltrigger，crowntriggerandslottriggeraredesign

4、edandmadeatoneendofenergy—absorbingcompositetubes．Quasi—staticaxialcompressivetestsareconductedonthetubestoinvestigatetheeffectsofthetriggersontheenergyabsorptioncharacteris·tics．Resultsarecomparedwiththatofenergyabsorptioncharacteristicsoftubeswithanexternalbevelt

5、riggerandwithoutanycrushtriggerforevaluatingthetriggeringeffects．Itisfoundthatallcrushtrig—gerscaneffectivelyimprovethecrashworthinessofthecompositetubesandthatthetriggeringeffectsofinternalbeveltriggerandexternalbeveltriggeraresimilar．Thetriggeringeffectsofthecrow

6、ntriggerandtheslottriggeraresuperiortothatoftheexternalbeveltrigger．Andtheslottriggershowsabetterprospectofengineeringapplicationduetoitsconvenientmachining．Keywords：composites；crashworthiness；energyabsorption；crushtrigger；axialcrushing试验研究[1{]表明，合理设计的复合材料圆管在轴向撞击中表

7、现出稳定渐进的破坏模式，比轻质金属结构具有更高的比能量吸收能力和更平稳的压溃载荷分布，可作为理想的耐撞性结构元件。对复合材料吸能元件端部进行削弱处理形成薄弱环节，以引发稳定渐进的破坏过程并降低初始峰值载荷，这一点在研究者中已达成共识。研究【4]表明：在复合材料管件的端部加工45。倒角形成外倒角薄弱环节，能较好引发初始失效，并引导构件从薄弱端以稳定的方式压溃，从而获得比金属结构更高的比吸能。外倒角薄弱环节不但不影响平均压溃载荷，而且能有效降低初始峰值载荷，防止构件发生非稳态破坏[引。文献[6—7]研究了不同倒角对复合材料圆管轴

8、向压溃性能的影响。文献[8]基于Ti—Ni形基金项目：国家自然科学基金(50675100)资助项目。收稿日期：2010—01—19；修订日期：2010—03—24作者简介：黄建城，男，博士研究生，1980年10月生，王鑫伟(联系人)，男。教授，博士生导师，E—mail：wangx@nuaa