1碳纤维及其复合材料概述 1
1.1 碳纤维的结构、特性以及分类 1
1.2 碳纤维增强复合材料概述 3
1.2.1 碳纤维增强陶瓷基复合材料 3
1.2.2 碳/碳复合材料 3
1.2.3 碳纤维增强金属基复合材料 4
1.2.4 碳纤维增强树脂基复合材料 5
1.3 碳纤维及其复合材料的应用 6
1.3.1 航空航天 7
1.3.2 交通 8
1.3.3 体育用品 9
1.3.4 工业、建筑及新能源领域的应用 11
2碳纤维复合材料传动轴 12
2.1 碳纤维复合材料传动轴概述 12
2.1.1 传统金属传动轴的局限性 12
2.1.2 碳纤维复合材料传动轴的特点 13
2.2 碳纤维复合材料传动轴的研究现状 16
2.2.1 国外CFRP传动轴的研究现状 16
2.2.2 国内CFRP传动轴研究现状 21
2.2.3 国内外研究的综合分析 23
3碳纤维复合材料传动轴的力学性能分析 24
3.1 复合材料圆柱叠层壳的力学分析 25
3.1.1 圆柱叠层壳的力学基础 25
3.1.2 圆柱叠层壳经典理论的基本方程和边界条件 30
3.1.3 圆柱叠层壳力学问题的求解 31
3.2 复合材料圆柱叠层壳的强度分析 35
3.2.1 单层复合材料的宏观强度准则 35
3.2.2 叠层复合材料的强度分析 36
3.3 本章小结 39
4碳纤维复合材料传动轴的结构设计方法 40
4.1 碳纤维复合材料传动轴的设计要求 41
4.2 碳纤维复合材料传动轴的结构形式 41
4.2.1 碳纤维复合材料传动轴的材料选择 41
4.2.2 碳纤维复合材料传动轴的结构形式 41
4.3 碳纤维复合材料传动轴的连接形式 43
4.4 碳纤维复合材料传动轴的结构设计 44
4.4.1 金属端设计 45
4.4.2 碳纤维复合材料轴管的设计 46
4.4.3 碳纤维复合材料轴管的强度校核 54
4.5 碳纤维复合材料传动轴的胶接设计 62
4.5.1 碳纤维复合材料传动轴的胶接形式 62
4.5.2 碳纤维复合材料传动轴的胶层设计 63
4.6 碳纤维复合材料传动轴的设计方法及应用案例 66
4.6.1 碳纤维复合材料传动轴的设计方法 66
4.6.2 设计CFRP传动轴连接结构的步骤 66
4.6.3 碳纤维复合材料传动轴的设计案例 67
5碳纤维复合材料传动轴的制备及性能测试 77
5.1 碳纤维复合材料传动轴的制备 77
5.1.1 碳纤维复合材料轴管的制备 77
5.1.2 碳纤维复合材料轴管与金属法兰的胶接工艺 86
5.2 碳纤维复合材料传动轴的静扭试验 87
5.2.1 静扭试验标准及设备 88
5.2.2 静扭试验过程 89
5.2.3 静扭试验结果 90
5.3 碳纤维复合材料传动轴的扭转疲劳试验 90
5.3.1 疲劳试验标准及设备 90
5.3.2 疲劳试验过程 93
5.3.3 疲劳试验结果 93
6碳纤维复合材料传动轴的动力学仿真与试验 94
6.1 碳纤维复合材料传动轴的有限元模态分析 95
6.1.1 碳纤维复合材料轴管的有限元模态分析 95
6.1.2 考虑金属端的碳纤维复合材料传动轴的有限元模态分析 100
6.1.3 两种模型的有限元模态分析结果对比 103
6.2 碳纤维复合材料传动轴的模态试验 104
6.2.1 碳纤维复合材料传动轴的模态试验原理 104
6.2.2 碳纤维复合材料传动轴的模态试验 105
6.2.3 碳纤维复合材料传动轴的模态试验与仿真结果对比 109
7碳纤维复合材料传动轴的固化监测 110
7.1 基于光纤光栅传感的碳纤维复合材料传动轴固化监测原理 112
7.1.1 碳纤维复合材料传动轴的固化残余应力 112
7.1.2 光纤光栅的传感原理 114
7.1.3 光纤光栅的封装与温度灵敏度标定 116
7.2 埋入光纤光栅的碳纤维复合材料传动轴的制备 123
7.2.1 光纤光栅的布置 123
7.2.2 埋入光纤光栅的碳纤维复合材料传动轴试件的制备 126
7.3 基于光纤光栅传感的碳纤维复合材料传动轴固化监测 133
7.3.1 温度参考光栅的监测曲线 134
7.3.2 温度补偿后的固化残余应变 137
7.4 本章小结 139
参考文献 140