泡沫填充方形多胞复合管准静态载荷下能量吸收特性的实验优化研究

来自国内的研究团队通过实验系统评估了聚氨酯(PU)泡沫填充对玻璃纤维增强环氧树脂(GFRE)单胞/多胞方管抗撞性能的影响。研究发现OCF(单胞泡沫填充)结构在初始峰值力(Fip)、总吸能(U)、平均压溃力(Fm)和比吸能(SEA)指标上表现最优，而FCF(四胞泡沫填充)结构经AHP-TOPSIS分析显示综合抗撞性最佳，为轻量化吸能结构设计提供了重要参考。

　　

这项研究深入探究了胞体构型和聚氨酯(Polyurethane, PU)泡沫填充对玻璃纤维增强环氧树脂(Glass Fiber-Reinforced Epoxy, GFRE)方形复合管抗撞性能的影响机制。通过手工湿法缠绕成型工艺制备了单胞、双胞和四胞三种构型的GFRE管材，所有试样均保持相同外尺寸并通过调整纤维/基体含量实现质量匹配。

在准静态横向压缩实验中，研究团队系统评估了PU泡沫填充对能量吸收特性的影响。关键抗撞性指标包括：初始峰值力(F_ip)、总吸能(U)、平均压溃力(F_m)、压溃力效率(CFE)和比吸能(Specific Energy Absorption, SEA)。令人瞩目的是，单胞泡沫填充结构(OCF)展现出卓越性能，其F_ip达1.93 kN，U值达102.90 J，F_m为1.43 kN，SEA高达2.42 J/g。而双胞未填充结构(TC)则创下1.11的最高CFE记录。

研究创新性地采用层次分析法-理想解相似排序法(Analytic Hierarchy Process-Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution, AHP-TOPSIS)多属性决策框架进行综合评价，最终揭示四胞泡沫填充结构(FCF)凭借各项指标的均衡性，展现出最优的整体抗撞性能。这些发现为新型能量吸收结构的优化设计提供了重要实验依据，特别是在汽车防撞和航空航天等需要轻量化吸能元件的领域具有显著应用价值。