变角度缠绕成型复合材料传动轴的扭转特性及其失效机制

作者：余木火; 施涵; 余许多; 戚亮亮; 闵伟; 孙泽玉^*

来源：复合材料学报, 2022, 39(12): 6042-6053.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20211228.003

• 复合材料传动轴
• 非测地线缠绕
• 扭转性能
• 有限元分析
• 失效机制

基于非测地线缠绕和纤维滑移理论，提出采用非测地线缠绕成型一体化复合材料传动轴。设计了多组不同比例纤维变角度过渡区复合材料传动轴，并利用有限元分析和扭转实验深入研究了传动轴的扭转性能及其失效机制。结果表明，含有的变角度过渡区比例越大，传动轴扭转性能越好，过渡区从20%提高到80%，传动轴的失效载荷提高111%，峰值载荷提高90.7%。随着过渡区占比的提高，屈曲形变导致的损伤失效得到有效缓解，损伤扩展角度降低了54.5%。结合有限元仿真和扭转实验分析可知，过渡区纤维角度的增加抑制了屈曲形变，减少了分层损伤带来的界面上力学传导失效，提高了轴管承载能力。

• 单位
  东华大学