节约能源,实现绿色发展是当今科技与社会发展的必然要求。复合材料,特别是纤维增强树脂基复合材料作为一类轻质高强、可设计性强的新型材料,目前被广泛地应用于汽车、航空、船舶等重要制造领域,成为推动绿色发展的极大助力。薄壁件作为一种典型的吸能耐撞结构,常被用来制作吸能缓冲元件,在上述应用领域中被大量需求。传统的吸能缓冲元件通常以低碳钢、铝合金等材料制作,该类材料制作的结构在碰撞时可以通过产生稳定可控的弹塑性变形吸收能量,压溃历程较为稳定,但是由于此类材料密度较大,导致结构整体吸能效率相对较低,不符合轻量设计的发展趋势,使用具有轻质高强特点的纤维增强树脂基复合材料来代替其制作薄壁件实现结构轻量化,对节约能源、实现绿色发展的工业目标具有重要意义。本文基于湿法缠绕工艺,通过控制缠绕线型改变薄壁圆管的纤维角度的方法实现结构轴向的刚度渐变,进而实现压溃破坏的引发与引导,制备了一类压溃响应稳定的碳纤维/环氧树脂变刚度薄壁圆管。试验首先对比了变刚度及等刚度的[±45°]n以及[90°]n三组结构的压溃响应及吸能特性,结合数字图像相关技术（DIC）及有限元仿真结果,分析了三组结构初始应变模式、损伤演化与稳定破坏时应力状态差异,阐述了三组结构破坏引发机理并定量描述耐撞性。后基于变刚度区长度以及目标角度两个缠绕变量来控制变刚度薄壁圆管的缠绕线型,制备了8种不同线型结构的变刚度薄壁圆管,使用耐撞性评价指标对上述变刚度结构的压溃稳定性定量评价,归纳上述变量对变刚度结构的影响规律和吸能机理,为提升变刚度薄壁圆管的压溃稳定性与吸能效果提供理论指导。研究结果表明:（1）变刚度、[±45°]n以及[90°]n三组结构具有完全不同的轴向压缩宏观破坏模式。其中,变刚度试样产生先分层后“开花”的混合破坏模式,[±45°]n试样产生直接崩断式破坏模式,[90°]n试样产生分层破坏模式。轴向刚度的差异是导致三组结构起始损伤演化、破坏引发以及最终宏观失效不同的根本原因。其中,变刚度薄壁管的耐撞性指标最为优异,其峰值载荷为66.97 k N,压溃效率为50.8%,比吸能为10.1 k J/kg。相对于[±45°]n结构比吸能提升约156.35%,压溃效率提升约518.76%,相对于[90°]n结构比吸能提升约16.9%,压溃效率降低约27.3%。（2）变刚度、[±45°]n以及[90°]n三类结构的初始损伤演化模式与DIC记录的弹性应变场变化趋势相一致,即大应变对应高损伤,高损伤区容易产生刚度折减并引发破坏。试验和有限元结果表明,三类结构稳定破坏机理不同:压剪耦合作用促进分层破坏;分布方向相反的轴向应力与纤维应力会沿纤维方向撕裂损伤带,产生直接崩断式破坏;较高的初始面内剪应力积累则会引起纤维横向断裂,在压应力作用下,产生“开花式”破坏。（3）对于变刚度结构的试样,当变刚度区长度一定时,中心目标角度在50°～35°范围内变化时,纤维角度越小峰值载荷越高、综合吸能效果越好;当中心目标角度一定时（35°）,吸能效果受两端变刚度区域角度变化率和纤维线型的共同影响,两端变刚度区越长,区域内角度变化率越小,纤维线型越舒展,综合吸能效果越好。其中,目标角度为35°、变刚度区长度为130 mm的变刚度试样比吸能最高,达到了12.68 k J/kg,其峰值载荷和压溃效率分别为70.13 k N、54.99%。（4）变刚度结构压溃时存在三类细观破坏机理:分层破坏细观机理为纤维与树脂的界面脱粘,能量吸收来源于纤维与树脂界面脱粘所需的能量、树脂基体破碎吸收的能量以及纤维拉断、压扁做的功。“开花式”破坏的主要细观机理是内聚破坏,其能量吸收主要来源于粉碎树脂基体、纤维拔出以及基体被压实所做的功。纤维撕裂破坏的细观机理是基体破碎和纤维断裂,能量吸收来源于上述行为所需的能量。