复合材料纵向圆形波纹圆柱壳轴向压缩失效特性研究

结构轻量化、材料高效易造化是航空航天乃至其他工业领域(汽车、建筑、基础设施等)的不断追求。纤维增强复合材料的使用可以有效减轻结构重量,提高承载能力。复合材料纵向圆形波纹结构可以大大提高结构轴向压缩时的载荷/质量效率,从而满足航空航天领域对新型复合材料及结构的强度要求。自行设计模具并制备出复合材料纵向圆形波纹圆柱壳,并对其开展轴向压缩性能研究。结果表明:与等厚度、等横截面积圆柱壳比较,纵向圆形波纹圆柱壳承受轴向载荷的能力明显增强;相同结构、不同厚度的纵向圆形波纹圆柱壳,在压缩过程中其破坏形式因厚度增加而发生改变,由整体的屈曲变形转变为端面局部的压溃失效。建立并验证了数值计算模型,考虑了典型设计参数的影响,结果表明,在制备条件允许的情况下,减小单胞尺寸有利于提高纵向圆形波纹圆柱壳抗轴压性能,而降低高度则效果不明显。本文研究结果可为纵向波纹圆柱壳在结构吸能方面的应用提供参考。