膨胀聚丙烯泡沫填充碳纤维增强复合材料和铝/碳纤维增强复合材料复合管侧向压缩性能：实验研究

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本研究通过准静态侧向压缩试验，系统调查了圆形截面碳纤维增强复合材料（CFRP）和铝/碳纤维增强复合材料（Al/CFRP）复合管结构的能量吸收能力。CFRP复合管采用6层、8层和10层设计以观察厚度效应，采用特殊设计的聚合物模具制造确保管结构一致性。选用密度分别为30 kg/m³、60 kg/m³和75 kg/m³的膨胀聚丙烯（EPP）泡沫作为填充材料，以增强能量吸收效率，充分利用其高强度-质量比的优势。实验结果表明，碳纤维层数直接影响CFRP和Al/CFRP复合管的峰值力和吸能值。由于铝管对碳纤维织物的约束作用，Al/CFRP管的最大力和平均力增幅相对较小。EPP泡沫填充显著提升了管结构的吸能性能，吸收能量与泡沫密度呈正相关，其中10层Al/CFRP管填充75 kg/m³泡沫的吸能值最高，达257 J。然而，综合考虑防撞性能指标（比能量吸收、压溃力效率和功效），最高吸能样本并非最优方案。虽然6层CFRP复合管吸能值最低，但其比能量吸收和功效更优。根据防撞性能指标评估，10层复合管填充75 kg/m³泡沫时获得最佳综合效率。

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