复合材料包裹十二直角薄壁梁弯曲理论分析方法

摘要

复合材料包裹金属十二直角薄壁梁具有良好的弯曲特性，应用于车身安全构件中可兼顾抗撞性和轻量化的需求。开发了一种适合应用于车身结构设计早期阶段的理论分析方法和程序，来获得该种薄壁梁的弯曲特性。首先，将复合材料包裹十二直角薄壁梁弯曲失效区域中的变形特征简化为塑性铰、滚动铰和平面拉伸三种能量耗散机制。进而，考虑了滚动铰运动方向和复合材料纤维方向夹角的瞬时变化的影响，推导了滚动铰塑性极限弯矩和滚动铰的能量耗散的理论表达式，建立整个薄壁梁的弯曲能量耗散平衡方程。最后，基于能量最小原则，求解弯曲变形区域特征长度，获得了复合材料包裹十二直角薄壁梁的弯曲特性（弯曲力矩-转角）曲线。与有限元分析的结果比较表明，所提出的理论分析方法可以准确地预测复合材料包裹十二直角薄壁梁的弯曲特性。