铝基玻璃纤维增强聚合物复合管侧向冲击能量吸收机制的实验研究

为解决薄壁结构在冲击载荷下能量吸收性能不足的问题，来自未知机构的研究人员开展了铝基玻璃纤维增强聚合物(GFRP)复合管侧向冲击性能研究。通过真空辅助树脂注射成型工艺制备了三种纤维铺层([0°/90°]2、[45°/?45°]2和[90°/0°]2)的复合管，在5-15 J冲击能量下测试发现，[0°/90°]2试样压缩强度提高55%，展现出优异的轻量化设计潜力。

　　

这项研究揭示了铝基玻璃纤维增强聚合物(GFRP)复合管在侧向冲击下的独特能量吸收机制。科研人员巧妙地将1毫米厚纯铝管的塑性变形特性与纤维复合材料卓越的强度重量比相结合，通过真空辅助树脂注射工艺制备了三种不同纤维取向([0°/90°]₂、[45°/?45°]₂和[90°/0°]₂)的复合管。

在5-15 J的低速冲击测试中，这些"金属-复合材料三明治"结构展现出令人惊喜的性能：最外层的90°纤维层如同给铝管穿上了"强化外骨骼"，提供了最佳的结构约束。[0°/90°]₂构型在15 J冲击下的压溃力效率(CFE)飙升至0.73，较纯铝管提升55%，堪称能量吸收界的"黑马"。

有趣的是，随着冲击能量增加，这些复合管会出现"局部失稳"的失效模式，就像被捏扁的易拉罐。但正是这种可控的破坏过程，使其成为轻量化抗冲击结构的理想选择，为汽车防撞梁和航天器缓冲装置的设计提供了新思路。