复合材料管件的扭转强度和损伤是影响传动轴等管件结构设计的关键因素。在使用过程中，管件经常因扭转而发生分层损伤。本文采用一种新型的三维整体织物——双轴向多层针织结构制备碳纤维/环氧树脂复合材料圆管，可以消除扭转过程中的分层现象。该织物由沿±45°方向排列的七层无卷曲的层内纱线及 18 组周向排列针织线圈组成。
　　研究工作是：
　　（1）测试三维整体织物碳纤维/环氧树脂复合材料圆管准静态扭转性能，得到扭矩－转角曲线，分析材料破坏形态与损伤机理。
　　（2）建立碳纤维/环氧树脂细观尺度、单胞中观尺度、均质化宏观尺度三个层次几何模型，引入破坏准则，数值计算复合材料圆管准静态扭转破坏过程。
　　（3）对比有限元模拟与实验结果，验证有限元模型的有效性，揭示复合材料圆管扭转破坏机理。
　　研究发现：
　　（1）复合材料圆管沿轴向45°方向发生脆性断裂，且无明显分层现象。由扭矩-转角曲线可知，随着加载时间延长，扭矩随扭转角度增加线性上升。因树脂开裂及界面失效，曲线出现不同程度的波动，直至达到临界强度，材料最终失效。
　　（2）在初始加载阶段，复合材料圆管沿轴向应力分布较均匀，沿径向由外层向内层逐层递减；持续加载，应力分布发生变化，应力分布逐步向圆管中部转移，且加载两端的应力呈对称分布；继续加载，圆管沿轴向45°方向逐步呈现清晰的剪切带，最终发生破坏。
　　（3）缠绕纱为复合材料圆管扭转实验中主要承载体，针织线圈仅起绑缚作用，但能有效防止分层现象发生。在三维整体织物碳纤维/环氧树脂复合材料圆管设计中，缠绕纱线应采用具有较高刚度和强度的纱线，如碳纤维、高强玻璃纤维、芳纶纤维等，以优化扭转性能。针织线圈可采用高强聚酯纤维纱以降低成本。