高速旋转时碳纤维复合材料圆筒的受力比较简单，主要承受周向应力，因而周向强度要保证其复合材料层不失效，并且有一定的安全裕度，同时圆筒的周向模量要保证其径向变形也要在合理的控制范围，以减小由于泊松效应而引起的轴向缩短。因此，对圆筒周向强度进行有效的分析和可靠的评价，确定圆筒周向强度能否满足设计安全系数要求就显得尤为重要和必要。然而碳纤维复合材料非均质、各向异性的特点对于解析计算的影响显而易见，不连续性和不均匀性对强度的影响又很大，同时由于碳纤维复合材料圆筒周向强度较高，高速旋转时，允许产生较大的变形，这又会导致非线性大挠度弯曲问题。

　　碳纤维复合材料圆筒采用连续纤维湿法缠绕工艺成型。增强纤维通过导轮进入树脂胶槽浸胶，然后在张力的控制下缠绕在芯模上，再经过固化、脱模、切割等工艺过程完成圆筒的成型。复合材料层由环向缠绕层和螺旋缠绕层组成。环向缠绕层保证圆筒的周向强度和周向刚度，螺旋缠绕层（角度层）则主要提供圆筒的轴向强度和轴向刚度。产品浏览：《碳纤维辊_碳纤维滚筒》

　　复合材料层合结构的分析必须首先对各单层的强度做分析。单层的宏观力学分析是层合结构分析的基础。因此，首先采用经典层合板理论和Tsai-Hill强度准则对碳纤维复合材料圆筒的周向强度进行解析计算。按照Tsai-Hill强度准则求各层的破坏载荷时，须将应力方向转换到材料的主方向，通过比较，可以明显看出角度层首先破坏。可见，角度层复合材料第二主方向的应力接近于复合材料单层板的横向拉伸强度。

　　因此，角度层复合材料第二主方向，亦即角度层垂直于纤维方向首先发生破坏，该层材料第二主方向发上破坏后，不能抗剪，因而Q66也为0。亦即层合结构的某一单层发生失效时，结构仍然能够继续承载，只是刚度发生衰减，接下来进行第二次校核计算，即层合结构降刚度后的计算。至此，该层合结构发生破坏，破坏载荷为其对应的正则化内力1484.5MPa,最终的失效形式为环向层复合材料的第一主方向断裂失效，此时环向复合材料层的周向应变为1.95%。

　　环向缠绕层应力水平较角度缠绕层明显高出很多，这是由复合材料力学特性及结构的应力分布决定的。碳纤维复合材料圆筒受到内压作用时，主要承受周向拉应力，且纤维增强复合材料中纤维方向弹性模量最大，承受拉伸载荷的能力最强因此环向缠绕层应力最大。破坏内压载荷为52MPa,破坏时周向层的周向应力为3220MPa、轴向应力为41.6MPa。

　　此时，角度层的周向应力为330MPa,轴向应力为291MPa,换算到材料主方向，其第一主方向的应力为295MPa,第二主方向的应力为265MPa,也就是说，角度层的横向早已超过其强度极限，进一步计算可知，内压载荷为7MPa时，角度层的横向就已开裂，该铺层结构复合材料的破坏规律与解析计算结果相吻合，事实上，在内压爆破试验中，我们也注意到，测试件在低载荷加载过程经常会有清晰的声响。同时，通过拟合计算可知，圆筒整体的破坏强度为2064MPa。

　　由理论分析结果可知，目前的碳纤维复合材料圆筒铺层结构并非最理想的。如果改变目前的铺层结构，角度层夹在环向层之间不但有利于提高碳纤维复合材料圆筒内表面的表面平整度，同时也有利于避免角度层横向过早开裂，从而提高复合材料的整体力学性能。当然，铺层结构的调整与改变需要更多的试验方法与测试手段，比如，采用扫描电镜观察比较不同铺层结构复合材料的界面结合情况、通过力学性能测试获得复合材料各层的层间强度具体数值、评估专用设备的强度性能及振动性能等，综合评判，统筹设计。