董 帆，马其华,，甘学辉，周天俊

(1.上海工程技术大学机械与汽车工程学院，上海 201620；2.东华大学，纤维材料改性国家重点实验室，上海 201620)

0 引 言

纤维增强复合材料因比强度高、比模量大、可设计性强等优点正在成为某些金属结构件的替代材料[1]；但是成本高以及其在受到冲击载荷时易产生不稳定局部屈曲和脆性断裂等问题，也影响到了该材料在金属结构件中的应用。为了提升轻量化效果并兼顾成本和结构性能，金属-碳纤维复合材料相结合的混合材料应运而生[2-3]。碳纤维复合材料缠绕铝合金薄壁管(简称Al-CFRP混合管)作为典型的混合材料结构件正被广泛研究，以便应用于汽车、航空等领域。采用有限元仿真分析方法研究Al-CFRP混合管的抗撞性能可有效节约试验成本，更好地实现优化设计。

对于混合管准静态轴向压缩的有限元分析，不同研究在CFRP层建模、黏接单元的模拟以及失效判定准则等方面各有特点。单层壳模型是一种模拟复合管破碎行为的高效方法，适用于强调峰值载荷与平均载荷预估整体吸能的情况；但是该模型无法模拟复合管的分层[4-5]。多层壳模型对于混合管压缩变形模式及能量吸收能力的预测更为准确。SHI等[6]、REUTER等[1]和KIM等[7]在仿真研究中采用多层壳单元模型对混合结构进行模拟，通过与试验结果对比可以看出多层壳单元模型能够模拟混合结构复杂的失效模式，并且得到的耐撞性能指标与试验值也很接近。KATHIRESAN等[8]采用多层壳有限元模型，通过网格细化，提高了混合管数值分析的准确性和效率。……