吸能结构的用途极其广泛，而且意义重大。在航天飞行器方面，吸能结构可以用作飞行器的软着陆装置，保证航天员或者登陆车的安全着陆]。在航空方面，可以保证飞行员在直升机的非正常坠地过程中不受伤害，典型例子是美国的阿帕奇直升机，由于采用了耐坠结构，当飞机以12m/s的速度坠地时，飞行员的生存率为95%。对于陆地交通，无论是高速赛车还是高速公路上的汽车以及高速铁路上的火车、高层建筑上的电梯，吸能结构都发挥着承担意外、化险为夷的重要作用。

　　吸能结构试验件采用碳纤维增强环氧的圆筒形管件，由热压罐工艺制备而成，将不同方向角的单向预浸带缠绕到模具芯轴上，然后再将包有预成形体的芯轴放入高温高压的环境下真空成型，脱模制成圆筒形试验件。材料的铺层方式为[+45/-45/0/0/90/0/0/90/0/0/-45/+45]，其中0度方向为圆管的轴向方向。试验中采用的材料为T300级碳纤维复合材料。为考察引发角对结构初始失效的影响，在圆管件的一端开出了不同角度的引发角分别为15°，45°，60°。

　　圆管形试验件的轴向压溃试验在材料试验机上进行，试验机的量程为10t。试件被放置在两个平直夹具中间，没有引发角的一端固定，开有引发角的一端承受来自夹具的轴向压应力。整个压溃过程以0.1mm/s的轴向压缩速度进行。

　　从轴向压溃的试验数据比较，可以看出60°引发角的峰值载荷最大，为107kN，而蜂值载荷过后的载荷降低幅度最大，载荷最小值为48.6kN，峰值载荷同最小载荷的比值达到了2.20，而45°引发角的峰值载荷只有83kN，载荷最小值为61.1kN，峰值载荷同最小载荷的比值为1.36。因此，在初始引发过程，从引发机制对压溃曲线的波动幅度来看，45°引发角的波动幅度最小，15°次之，60°最差。

　　从峰值载荷的出现位置来看，15°和45°引发角的试件，峰值载荷出现在压溃距离到达最大截面面积之前，即在倒角部分就到达了结构的峰值载荷，而对于60°引发角，峰值载荷出现在压溃进行到最大截面面积之后。另外，从宏观失效模式来看，15°和45°引发角的试件的失效模式是内壁发生明显的分层折断，而对于60°引发角，是发生明显的外壁分层折断。

　　从试验结果和宏观失效形貌上，发现60°引发角引发的初始失效具有峰值载荷高，载荷降低幅度大，初始引发效果不理想。而15°引发角的引发距离过长，降低了结构的使用效率。45°引发角不仅峰值载荷适中，而且引发距离短，比较适合用来引发初始失效。

　　由于碳纤维圆管试件的厚度较薄，60°引发角的理论长度尺寸只有1.7mm，要小于15°引发角的11.2mm和45°引发角的3.0mm，所以导致60°引发角试件在初始失效过程中的接触状态同另外两种明显不同，在15°和45°引发机制中广泛存在的逐步分层失效在60°引发机制中很难扩展，只在局部出现，而在引发角中点位置发生了局部剪切破坏失效。

　　由于采用的引发机制不同，在不同引发角下，T300碳纤维增强环氧树脂复合材料圆管件发生不同的初始失效方式，涉及到了逐步分层、弯曲折断、层间开裂、以及剪切破坏等多种宏观失效方式。这主要是由于不同的引发角所导致产生的不同接触状态引起的。复合材料圆管件轴向压渍试验中，从引发效率角度考虑，要求引发距离小，对结构削弱程度低，材料的失效引发过程平稳，峰值载荷和最小载荷比值最接近于1，在此条件下，45°引发角相对于15°和60°引发角更为理想。

　　阅读延伸：《碳纤维圆管轴向抗压性能研究》