碳纖維圓管結構是一種良好的吸能結構，在軸向壓潰過程中，碳纖維復合材料圓管的吸能量高于矩形管件，那么碳纖維圓管抗壓性能如何呢?讓我們跟著碳纖維管廠家一起往下看。
碳纖維管廠家
一、碳纖維增強復合材料
碳纖維增強復合材料具有質量輕、比強度高、比模量高、耐腐蝕性良好和各向異性等優點，同時具有良好的吸能特性，可應用于碰撞吸能部件。碳纖維復合材料是由多種材料復合而成、且為各向異性材料，在壓縮狀態下，表現出的破壞形式較為復雜。纖維斷裂、基質破碎、層間分層等破壞形式共同作用，在壓潰過程中吸收能量。
碳纖維環氧樹脂材料圓管為研究對象，進行軸向壓潰試驗。確定圓管的尺寸為內徑38.2mm，圓管長度為80mm。單層復合材料的構造形式不同，對復合材料結構件的吸能特性有較大影響，試驗共選用一組單向帶鋪層圓管和一組編織布鋪層圓管進行試驗。
碳纖維復合材料圓管采用電子萬能試驗機進行軸向壓潰試驗，本試驗采用位移加載方式，設置3mm/min的加載速度進行軸向壓潰試驗，設置壓潰長度為45mm，略大于圓管總長度1/2。選用的碳纖維復合材料圓管一端帶有外倒角薄弱環節設置，在軸向壓潰試驗前裝夾試件時，將含有倒角一端朝上布置。
對編織布圓管進行軸向壓潰試驗，可以觀察得到碳纖維圓管從上端開始發生失效破壞，在開始階段圓管上端受壓，出現端部的纖維和基體斷裂、破碎現象，隨著上壓頭逐漸的向下運動，碳纖維層與層之間出現裂紋發生分層失效，內層向圓管內側彎曲，外層向圓管外側彎曲，并撕裂成若干纖維束。上壓頭繼續向下運動，層內裂紋、層間裂紋繼續擴展，內層向中間“包裹”，外層向外側彎曲，呈現炸裂“開花”狀，整個壓潰過程中均伴有少量纖維和基體破碎脫落。
通過試驗設備采集軸向壓潰過程中位移和載荷值，獲取位移-載荷曲線，以試件1位移-載荷曲線為例，開始階段為彈性階段，隨著壓潰距離的增加，輸出載荷逐漸上升，與壓潰距離近似呈線性關系。當壓潰力達到最大值31.1kN，即位移-載荷曲線峰值，隨后載荷值迅速下降，下降到20.4kN，隨后載荷值有所上升，并產生小幅度的波動，碳纖維復合材料圓管發生穩定的漸進性破壞，載荷平均值為21.7kN。
在完全同樣的試驗條件下，對單向帶圓管試件4、5、6進行軸向壓潰試驗，可以觀察得到隨著上壓頭的向下運動，在初始階段，含有倒角的薄弱一端，即圓管上端出現明顯基體破碎現象，并伴有少量的纖維斷裂。單向帶圓管軸向壓潰試驗過程，在初始階段可明顯地觀察到，由于基體的斷裂外層的碳纖維撕裂成若干碳纖維束。同時，組成圓管的內層碳纖維和外層碳纖維之間基體失效，出現層間裂紋。隨著上壓頭繼續向下運動，層內裂紋和層間裂紋繼續擴展，內層向中間“包裹”，外層向外側彎曲，呈現炸裂“開花”狀。
同樣通過試驗設備采集軸向壓潰過程中位移和載荷值，獲取位移-載荷曲線，以試件5位移-載荷曲線為例，開始階段為彈性階段，隨著壓潰距離的增加，輸出載荷逐漸上升，與壓潰距離近似呈線性關系。當壓潰力達到最大值44.7kN后，壓潰載荷迅速下降，下降到41kN，隨后載荷值有所上升，并產生小幅度的波動，碳纖維復合材料圓管發生穩定的漸進性破壞，載荷平均值為34.3kN。
綜上所述，在碳纖維復合材料圓管幾何尺于相近，軸向壓潰工況完全相同情況下，單向帶圓管具有較大的壓潰載荷平均值和比吸能，在壓潰過程中吸收更多的能量，相應的單向帶圓管也具有較大的壓潰載荷峰值，初始沖擊力較大。載荷平均值與載荷峰值的比值是衡量結構件吸能特性的另一重要評價參數，二者比值越接近1表明載荷峰值與載荷平均值接近，吸能特性也越好。編織布圓管的比值為0.69，單向帶圓管比值為0.77更接近1。
以上就是碳纖維圓管抗壓性能如何的介紹，如果您想了解更多關于碳纖維管廠家的信息，歡迎聯系我們。
相關推薦閱讀：
如何區分優質碳纖維和劣質碳纖維
碳纖維管構成及噴漆工序分析
碳纖維管的性能優勢
