CN212022561U - 一种多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构，所述吸能结构主要由金属管或金属基碳纤维复合管构成的外管与多根碳纤维管或金属基碳纤维复合管构成的内管搭配组合成外管嵌套包裹内管的结构形式，多根所述内管的外壁之间通过粘接或金属支架支撑的方式相互连接成多胞结构，所述多胞结构再通过粘接与所述外管的内壁相连接。本实用新型涉及的结构具有比吸能大、变形协调性与引导性强、设计方案灵活等优点，既可以降低吸能结构的重量，又可以提高吸能结构的碰撞安全性，有效实现汽车的安全与轻量化的目标。

Description

一种多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构

技术领域

本实用新型涉及汽车制造与汽车碰撞安全等相关领域，尤其涉及一种多胞金属基碳纤维复合薄壁汽车抗撞吸能结构。

背景技术

轻量化设计与碰撞安全性是汽车工业所追求的两大永恒的目标，汽车的吸能结构既要满足具有足够的比吸能能力，又要满足重量轻的特点，以达到节能减排的目标，所以其结构设计在汽车工业中尤为重要。汽车的抗撞吸能结构主要为连接在汽车前防撞梁上面的吸能盒，现目前，抗撞吸能结构的材料多数为单一金属韧性材料制造而成，并基于同种材料进行结构尺寸优化；授权公告号为CN103878554B的发明专利公布了一种梯度化分配的薄壁吸能结构的加工方法，采用TRB板实现厚度梯度化加工，并通过优化吸能结构沿着轴向方向的厚度变化以达到最佳的比吸能值；授权公告号为CN105398099B的发明专利公布了一种全金属梯度蜂窝复合体结构，通过优化每一个沿着z轴方向的六边形单胞的壁厚，以达到最佳的吸能效果以及最轻的重量。上述由韧性金属材料制造成的吸能结构虽然具有诸多优点，如变形协调性及引导性强、制造容易、成本低等，但是韧性金属材料由于其密度较大，比吸能效果有限等缺陷，对汽车进一步的轻量化设计以及碰撞安全性的提升有着一定的限制作用。

现目前，新兴的复合材料具有韧性金属不具备的优势。如热固性碳纤维增强复合材料，由于其密度小、强度大等优点，被广泛应用于航空航天与汽车领域。碳纤维吸能结构由于铺层以及粘合的制造方法，在结构压溃的过程中更容易发生材料内部的相互摩擦以及相互挤压，所以具有较高的比吸能。授权公告号为CN104842593B的发明专利公布了一种具有多个连续半六边形形状蜂窝子件的碳纤维蜂窝结构制备方法，采用层合叠放并热压的方式制备全碳纤维芯材，克服了拉挤成形单件再粘接的复杂工艺，提供了简单可行的碳纤维蜂窝芯材制备方法。然而，由于全碳纤维材料制成的吸能结构的变形协调性以及引导性相比由韧性金属制成的吸能结构低。在设计车用抗撞薄壁吸能结构的时候，若将韧性金属的优势与碳纤维的优势结合起来，制备一种金属基碳纤维多胞结构，可以得到具有更大比吸能的抗撞结构，并提高其抗冲击韧性，可以进一步兼顾并提升汽车轻量化与碰撞安全性的优势。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构及其制备工艺。本实用新型主要利用金属或者金属基碳纤维复合外管与多根碳纤维或金属基碳纤维复合内管搭配组合的结构形式，内管之间通过粘结或金属支架支撑的方式相互连接成多胞结构，再与外管内壁相连接，根据汽车碰撞的吸能需求配置不同的参数，从而实现不同参数配比具有不同的吸能效果，结构轻便，变形协调性与引导性强、设计方案灵活等优点。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构，其特征在于，所述吸能结构主要由金属管或金属基碳纤维复合管构成的外管与多根碳纤维管或金属基碳纤维复合管构成的内管搭配组合成外管嵌套包裹内管的结构形式，多根所述内管的外壁之间通过粘接或金属支架支撑的方式相互连接成多胞结构，所述多胞结构再通过粘接与所述外管的内壁相连接。

进一步地，所述吸能结构的内管和外管的材料，内管的数目、截面形状、尺寸与排列方式、碳纤维铺层数目与方向、碳纤维复合管的嵌套方式、嵌套层数、厚度等结构参数，以及金属基碳纤维复合管的层数和厚度等结构参数，根据汽车碰撞的不同吸能需求设置，不同的参数配比具有不同的吸能效果；并且结构参数值以及匹配特点通过吸能需求优化得到。碳纤维金属基复合管通过热模压方法加以制备。

进一步地，所述内管和外管的材料可选用金属(高强钢、铝镁合金等)、碳纤维管或金属基碳纤维复合管中的一种或一种以上的组合，碳纤维管或金属基碳纤维复合管的碳纤维部分的纤维铺层数目、铺层方向以及厚度参数根据汽车碰撞的吸能需求设置。

进一步地，所述内管和外管的截面形状、几何尺寸根据汽车碰撞的吸能需求设置，所述内管和外管的截面形状包括但不限于圆形、三角形、四边形、六边形、八边形或十边形等等，且可以采用同型或者异型的组合形式。

进一步地，所述吸能结构为一根独立外管嵌套包裹多根内管构成截面封闭的多胞连接形式，其中，所述内管的数目N根据吸能量大小选择，N≥3。

较现有的技术相比，本实用新型同时使用两种材料，即使用韧性金属作为外管的材料，并使用碳纤维作为内管的材料，将金属外管包裹多根碳纤维或者金属基碳纤维内管形成多胞抗撞吸能结构，碳纤维管之间通过粘接或金属支架支撑的方法相互联结成多胞结构，并通过粘接与金属外管内壁相连接。防撞吸能结构的设计参数，如金属管的材料与截面形状、尺寸、碳纤维管的数目、截面形状、尺寸与排列方式、碳纤维的铺层数目与方向等与汽车碰撞的吸能需求相关，不同的参数配比具有不同的吸能效果，并且参数值通过吸能需求优化得到，以使得结构具有最大的比吸能。此结构同时兼并韧性金属材料与碳纤维材料制成的抗撞吸能结构的优点。

本实用新型具有比吸能大、结构轻便，变形协调性与引导性强、设计方案灵活等优点，可以有效的同时实现汽车的安全与轻量化的目标。

基于上述理由本实用新型可在汽车制造与汽车碰撞安全等相关领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本实用新型多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构中多胞结构的示意图一，采用金属外管包裹碳纤维内管组。

图1b为本实用新型多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构中多胞结构的示意图二，采用金属基碳纤维复合外管包裹碳纤维内管组。

图1c为本实用新型多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构中多胞结构的示意图二，采用金属基碳纤维复合外管包裹金属基碳纤维内管组。

图2a为截面形状为圆形的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构。

图2b为截面形状为正方形的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构。

图2c为截面形状为六边形的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构。

图2d为截面形状为八边形的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构。

图2e为截面形状为正方形，内管组截面为方形和圆形的混合组合的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构。

图3a为实施例中A方案设计，内管数为3的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的主视图。

图3a’为实施例中A方案设计，内管数为3的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的结构示意图。

图3b为实施例中B方案设计，内管数为5的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的主视图。

图3b’为实施例中B方案设计，内管数为5的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的结构示意图。

图3c为实施例中C方案设计，内管数为7的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的主视图。

图3c’为实施例中C方案设计，内管数为7的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的结构示意图。

图4为实施例中多胞金属基碳纤维管中碳纤维内管Ⅰ”40、碳纤维内管Ⅱ”47、碳纤维内管Ⅲ”54的碳纤维铺层特点。

图5为本实用新型多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的金属基碳纤维管的加工流程图。

图6为金属基碳纤维管热模压的温度曲线图。

图7为本实用新型多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的制造流程图。

图8为实施例中不同方案的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构吸能效果图。

图中：1、金属外管Ⅰ；2、碳纤维内管Ⅰ；3、金属基碳纤维复合外管Ⅰ；4、金属基碳纤维复合外管Ⅰ3的金属外层Ⅰ；5、金属基碳纤维复合外管Ⅰ3的碳纤维内层Ⅰ；6、碳纤维内管Ⅱ；7、金属基碳纤维复合外管Ⅱ； 8、金属基碳纤维复合外管Ⅱ7的金属外层Ⅱ；9、金属基碳纤维复合外管Ⅱ7 的碳纤维内层Ⅱ；10、金属基碳纤维内管Ⅲ；11、金属基碳纤维内管Ⅲ10的金属外层Ⅲ；12、金属基碳纤维内管Ⅲ10的碳纤维内层Ⅲ；13、金属外管的外径Ⅰ；14、金属外管的厚度Ⅰ；15、碳纤维内管的外径Ⅱ；16、碳纤维内管的厚度Ⅱ；17、金属外管Ⅰ’；18、碳纤维内管Ⅰ’；19、金属外管Ⅱ’；20、碳纤维内管Ⅱ’；21、金属外管Ⅲ’；22、碳纤维内管Ⅲ’； 23、金属外管Ⅳ’；24、碳纤维内管Ⅳ’；25、金属外管Ⅴ’；26、碳纤维内管形式I；27、碳纤维内管形式II；28、金属外管边长；29、碳纤维内管边长；30、加热模具；31、外层保压夹具(外模)；32、金属管；33、脱模剂；34、碳纤维预浸料；35、固化后的碳纤维内层；36、金属基碳纤维复合管件；37、多胞结构Ⅰ；38、多胞结构Ⅰ37的高度Ⅰ；39、多胞结构Ⅰ37 的金属(铝合金)外管Ⅰ”；40、多胞结构Ⅰ37的碳纤维内管Ⅰ”；41、金属(铝合金)外管Ⅰ”39的外径Ⅰ’；42、碳纤维内管Ⅰ”40的外径Ⅰ”； 43、碳纤维内管Ⅰ”40的内径Ⅰ’；44、多胞结构Ⅱ；45、多胞结构Ⅱ44 的高度Ⅱ；46、多胞结构Ⅱ44的金属(铝合金)外管Ⅱ”；47、多胞结构Ⅱ 44的碳纤维内管Ⅱ”；48、金属(铝合金)外管Ⅱ”46的外径Ⅱ’；49、碳纤维内管Ⅱ”47的外径Ⅱ”；50、碳纤维内管Ⅱ”47的内径Ⅱ’；51、多胞结构Ⅲ；52、多胞结构Ⅲ51的高度Ⅲ；53、多胞结构Ⅲ51的金属(铝合金)外管Ⅲ”；54、多胞结构Ⅲ51的碳纤维内管Ⅲ”；55、金属(铝合金) 外管Ⅲ”53的外径Ⅲ’；56、碳纤维内管Ⅲ”54的外径Ⅲ”；57、碳纤维内管Ⅲ”54的内径Ⅲ’；58、碳纤维内管Ⅰ”40、碳纤维内管Ⅱ”47和碳纤维内管Ⅲ”54的内壁。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构及其制备工艺。

如图1a所示，多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构可以由金属外管Ⅰ1 与碳纤维内管Ⅰ2组成，具体体现为金属外管Ⅰ1包裹多根碳纤维内管Ⅰ2粘接形成的碳纤维内管组，碳纤维内管组与金属外管Ⅰ1的内壁粘接。

如图1b所示，多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构可以由金属基碳纤维复合外管Ⅰ3与碳纤维内管Ⅰ6组成，金属基碳纤维复合外管Ⅰ3由金属外层Ⅰ4与碳纤维内层Ⅰ5组成，具体体现为金属基碳纤维复合外管Ⅰ3包裹多根碳纤维内管Ⅰ6粘接形成的碳纤维内管组，碳纤维内管组与金属基碳纤维复合外管Ⅰ3的内壁(碳纤维内层Ⅰ5的内壁)粘接。

如图1c所示，多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构可以由金属基碳纤维复合外管Ⅱ7与金属基碳纤维复合内管Ⅲ10组成，金属基碳纤维复合外管Ⅱ 7由金属外层Ⅱ8与碳纤维内层Ⅱ9组成，金属基碳纤维复合内管Ⅲ10由金属外层Ⅲ11与碳纤维内层Ⅲ12组成。多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的内管的数目N根据吸能量大小选择，并且N≥3。

此外，多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的内、外管可以为金属、碳纤维管或金属基碳纤维复合管的任一形式及组合，如金属外管与碳纤维管的组合、金属外管与金属基碳纤维复合内管的组合、金属基碳纤维复合外管和金属基碳纤维复合内管的组合等等；对于多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的复合外管与内管，金属层与碳纤维层的嵌套层数可以任意选择，并且金属层与碳纤维层的嵌套顺序可以任意的组合形式存在，以实现更多种类的吸能效果，如包裹为金属-碳纤维-金属的三明治夹层管形式。

多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的金属外管Ⅰ1，以及金属基碳纤维复合外管Ⅰ3、金属基碳纤维复合外管Ⅱ7中的金属外层Ⅰ4、金属外层Ⅱ8 的材料可以为高强钢、铝镁合金等，多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的金属基碳纤维复合内管Ⅲ10中的金属外层Ⅲ11的材料可以为高强钢、铝镁合金等；多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的外管几何尺寸如外管高度、金属外管的外径Ⅰ13、金属外管的厚度Ⅰ14等，与汽车的碰撞吸能要求相关。多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的碳纤维内管Ⅰ2、碳纤维内管Ⅱ 6，以及金属基碳纤维复合外管Ⅱ7与金属基碳纤维内管Ⅲ10的碳纤维内层Ⅱ9、碳纤维内层Ⅲ12的铺层数量及铺层方向(如正交铺层、0°铺层、45°交叉铺层及其组合等)，以及内管的几何尺寸如内管的高度、碳纤维内管的外径Ⅱ15、碳纤维内管的厚度Ⅱ16等，与汽车的碰撞吸能要求相关。此外，不同的内外管几何尺寸及碳纤维铺层特点可以相互组合，以实现更多种类的吸能效果。

如图2系列组图所示，多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的外管与内管的截面形状可以为圆形(如图2a所示，多胞结构的金属外管Ⅰ’17与碳纤维内管Ⅰ’18的截面形状均为圆形)、四边形(如图2b所示，多胞结构的金属外管Ⅱ’19与碳纤维内管Ⅱ’20的截面形状均为四边形)、六边形(如图2c所示，多胞结构的金属外管Ⅲ’21与碳纤维内管Ⅲ’22的截面形状均为六边形)以及八边形(如图2d所示，多胞结构的金属外管Ⅳ’23与碳纤维内管Ⅳ’24的截面形状均为八边形)等；多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的截面形状也可以设计为大于一种形状的混合形状，如图2e所示，其中多胞结构的金属外管Ⅴ’25设计为四边形，内管分为两种截面形状，即四边形截面的碳纤维内管形式I26与圆形截面的碳纤维内管形式II27。每种多胞结构的截面几何参数，如六边形金属外管边长28以及六边形碳纤维内管边长29等，与汽车的碰撞吸能需求相关。此外，不同的多胞结构中的内外管可以具有多种不同的截面形状及其几何参数的组合，以实现更多种类的吸能效果。

金属基碳纤维复合管(包括外管与内管)可以通过热模压制造方法加工制造，如图5所示，具体可以分为以下步骤：

步骤S1：将加热模具30进行预热，预热温度约为80℃，然后将加热模具30的外表面涂抹脱模剂33，将设定好层数、铺层方向的碳纤维预浸料34 铺放或缠绕在预设的截面形状(包括但不限于圆形、三角形、四边形、六边形、八边形及十边形等)的加热模具30外壁上，如图5(a)所示，根据工艺要求再铺上辅料，完成模具前的准备工作；

步骤S2：在碳纤维预浸料34表面涂刷环氧树脂，再将预设尺寸的金属管32嵌套于碳纤维铺层上，如图5(b)所示，其中，金属管32外壁接触表面需要喷涂脱膜剂33；

步骤S3：安装上外层保压夹具31固定，如图5(c)所示，设置工艺参数，启动成型设备并进行加热模压，如图5(d)所示，其中，标号35为固化后的碳纤维内层，热模压过程的参数设置如图6所示；

步骤S4：冷却后脱模制得金属基碳纤维复合管件36，对其进行加工整形，并对模具进行吹洗；

步骤S5：重复步骤S1-S4，直到制备获得所需数量的金属基碳纤维复合管件36。

下面结合具体实例进一步讲解一下上述多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的设计及其制造案例及吸能效果比较。

实施例

本实施例主要涉及多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构中的碳纤维内管数目对吸能效果的影响。

多胞金属基碳纤维结构由6061-T4铝合金外管以及碳纤维内管组成，具体可以分为方案A、方案B、方案C三种不同的设计方案。

其中，方案A中多胞结构Ⅰ37的高度Ⅰ38为80mm，多胞结构Ⅰ37中的碳纤维内管Ⅰ”40数目N＝3，多胞结构Ⅰ37中的铝合金外管Ⅰ”39的厚度为2mm，铝合金外管Ⅰ”39的外径Ⅰ’41为58mm，如图3a和图3a’所示。

方案B中多胞结构Ⅱ44的高度Ⅱ45为100mm，多胞结构Ⅱ44中的碳纤维内管Ⅱ”47数目N＝5，多胞结构Ⅱ44中的铝合金外管Ⅱ”46的厚度为2mm，铝合金外管Ⅱ”46的外径Ⅱ’48为73mm，如图3b和图3b’所示。

方案C中多胞结构Ⅲ51的高度Ⅲ52为110mm，多胞结构Ⅲ51中的碳纤维内管Ⅲ”54数目N＝7，多胞结构Ⅲ51中的铝合金外管Ⅲ”53的厚度为 2mm，铝合金外管Ⅲ”53的外径Ⅲ’55为80mm，如图3c和图3c’所示。

在所有方案中，碳纤维内管Ⅰ”40的外径Ⅰ”42、碳纤维内管Ⅱ”47 的外径Ⅱ”49和碳纤维内管Ⅲ”54的外径Ⅲ”56均为25mm，碳纤维内管Ⅰ”40的内径Ⅰ’43、碳纤维内管Ⅱ”47的内径Ⅱ’50和碳纤维内管Ⅲ” 54的内径Ⅲ’57均为24mm；在每种方案之内，碳纤维内管的尺寸均一致。碳纤维内管Ⅰ”40、碳纤维内管Ⅱ”47和碳纤维内管Ⅲ”54使用T300热固性碳纤维预浸料经过热固化而成，以正交铺层的方式铺4层，如图4所示，在所有方案中，碳纤维内管的铺层特点均一致，其中，标号58指代碳纤维内管Ⅰ”40、碳纤维内管Ⅱ”47或碳纤维内管Ⅲ”54的内壁。

如图7所示，对于上述方案A、方案B、方案C所涉及的多胞结构Ⅰ 37、多胞结构Ⅱ44、多胞结构Ⅲ51的制备工艺包括如下步骤：

具体以方案A中的多胞结构Ⅰ37为例：

步骤S1、对6061铝管(金属(铝合金)外管Ⅰ”39)进行机械加工使之达到每种方案的尺寸要求；

步骤S2、对6061铝管(金属(铝合金)外管Ⅰ”39)进行热处理工艺达到更加符合本研究实验的6061-T4态；

步骤S3、将碳纤维内管Ⅰ”40(单管)按照方案A所指定数目(N＝3) 进行打磨并使用丙酮清洗，然后固定在夹具上进行相互粘接，形成三胞碳纤维内管组，然后与经过热处理后的6061-T4铝管(金属(铝合金)外管Ⅰ” 39)进行配合并粘接，固化恒温温度为60℃，固化时间约为1h；

步骤S4、冷却到室温后对三胞结构进行加工整形，质量检查，获得最终所需的结构。

为了比较三种方案的吸能效果，将三种方案所涉及到的多胞结构分别进行压溃，采集压溃过程中每种方案中的结构件的载荷与机构件的轴向压溃曲线作为评价吸能效果的指标，同时压溃与方案C中铝合金外管Ⅲ”53尺寸相同的6061-T4铝管作为对照，方案C中多胞结构Ⅲ51与铝管的压溃曲线由图 8(a)表示，每种方案的压溃曲线由图8(b)表示。

从图8(a)中可以看出，与方案C尺寸相同的铝管压溃相比，方案C中的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构具有较高的压溃力曲线，压溃过程较为稳定；从图8(b)中可以看出，所有方案中多胞结构的峰值力随着管径的增大有较明显的增加。其中，峰值力最大的方案C所涉及的多胞结构Ⅲ51的峰值力分别为方案A所涉及的多胞结构Ⅰ37和方案B所涉及的多胞结构Ⅱ44的 1.4倍和1.8倍；压溃到达15mm时进入稳定压溃阶段，对于稳定压溃阶段，可以看出方案C所涉及的多胞结构Ⅲ51的压溃力大于方案B所涉及的多胞结构Ⅱ44，并且方案B所涉及的多胞结构Ⅱ44的压溃力大于方案A所涉及的多胞结构Ⅰ37。

以上的实验现象可以证明：当结构的整体尺寸(结构的整体外径以及整体高度)相同时，包含有碳纤维内管组的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构件比不包含碳纤维内管组的金属外管压溃性能更高；多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构的吸能效果与其内部所包含的碳纤维内管数目成正比关系。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构，其特征在于，所述吸能结构由金属管或金属基碳纤维复合管构成的外管与多根碳纤维管或金属基碳纤维复合管构成的内管搭配组合成外管嵌套包裹内管的结构形式，多根所述内管的外壁之间通过粘接或金属支架支撑的方式相互连接成多胞结构，所述多胞结构再通过粘接与所述外管的内壁相连接；所述内管和外管的材料选用金属、碳纤维管或金属基碳纤维复合管中的一种或一种以上的组合，具体组合形式如下：

所述吸能结构由金属外管Ⅰ与碳纤维内管Ⅰ组成，具体体现为金属外管Ⅰ包裹多根碳纤维内管Ⅰ粘接形成的碳纤维内管组，碳纤维内管组与金属外管Ⅰ的内壁粘接；

或者所述吸能结构由金属基碳纤维复合外管Ⅰ与碳纤维内管Ⅰ组成，金属基碳纤维复合外管Ⅰ由金属外层Ⅰ与碳纤维内层Ⅰ组成，具体体现为金属基碳纤维复合外管Ⅰ包裹多根碳纤维内管Ⅰ粘接形成的碳纤维内管组，碳纤维内管组与金属基碳纤维复合外管Ⅰ的内壁粘接；

或者所述吸能结构由金属基碳纤维复合外管Ⅱ与金属基碳纤维复合内管Ⅲ组成，金属基碳纤维复合外管Ⅱ由金属外层Ⅱ与碳纤维内层Ⅱ组成，金属基碳纤维复合内管Ⅲ由金属外层Ⅲ与碳纤维内层Ⅲ组成。

2.根据权利要求1所述的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构，其特征在于，所述内管和外管的截面形状包括圆形、三角形、四边形、六边形、八边形或十边形，且采用同型或者异型的组合形式。

3.根据权利要求1所述的多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构，其特征在于，所述吸能结构为一根独立外管嵌套包裹多根内管构成截面封闭的多胞连接形式，其中，所述内管的数目N根据吸能量大小选择，N≥3。

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