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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

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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.
Torsional characteristics and failure mechanism of composite drive shafts formed by variable-angle winding

余木火、施涵、余许多、戚亮亮、闵伟、孙泽玉

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东华大学 材料科学与工程学院,上海市轻质结构复合材料重点实验室,上海市高性能纤维复合材料省部共建协同创新中心,上海 201620

上海华渔新材料科技有限公司,上海 201610

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

上海市"科技创新行动计划"高新技术领域项目上海市"科技创新行动计划"高新技术领域项目中央高校基本科研业务费专项国家新材料生产与应用示范平台建设项目

19511106601195111067032232020G-12CLPT-2019-0016

2022

复合材料学报
北京航空航天大学 中国复合材料学会

复合材料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.933
ISSN:1000-3851
年,卷(期):2022.39(12)
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