碳纤维复合材料以其强度和刚度性能优异而被广泛应用，在旋转机械领域也不例外。在旋转机械领域中，采用的碳纤维复合材料结构形式为圆柱壳体，为了追求更高旋转载荷，圆柱壳必须同时满足刚度性能和强度性能，往往采用螺旋缠绕和环向缠绕相结合的成型方式。然而，研究发现在较低旋转载荷时，螺旋层由于横向应力超过了其横向强度，会出现基体开裂现象，基体开裂必然导致材料性能退化，针对由螺旋层和环向层共同组成的碳纤维复合材料圆柱壳，研究其在转速载荷下螺旋层刚度退化规律。本研究基于薄壳理论，建立了计算碳纤维复合材料圆柱壳各阶频率的解析表达式，然后设计了通过步进加载试验，即以50r/s为阶梯进行升速旋转试验，每次试验后进行激振的方法，获得了圆柱壳在旋转加载试验后的频率变化情况，最后采用理论分析与试验结果靠拢的反算方法，得到在旋转载荷下碳纤维复合材料圆柱壳的螺旋层横向模量会发生退化而其他材料参数基本没有变化的结论，并确定了刚度退化规律。碳纤维复合材料圆柱壳在旋转载荷下应用时，从设计角度需要考虑刚度退化问题，本项研究为碳纤维复合材料圆柱壳在旋转机械领域的合理应用具有重要指导意义。