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碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP）具有比强度高、热膨胀系数小、吸振性能好等特点。相比于传统金属传动轴,CFRP传动轴质量轻、强度高、尺寸稳定性好、传动效率高,因而广泛应用于直升机、大型风力发电机、船舶舰艇和重型机床等高端装备中。然而,由于碳纤维复合材料中增强纤维与树脂基体热膨胀系数的不匹配性和树脂的聚合反应等原因,CFRP传动轴在制备过程的固化阶段会产生残余应力,这些残余应力导致产品在服役前就产生缺陷,如纤维变形和内部分层等,并且,这些缺陷损伤很难直接用肉眼观察到,极易形成潜在危害,严重影响产品在服役期间的机械性能。因此,对碳纤维复合材料传动轴的固化过程进行监测十分重要。布拉格光纤光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）具有直径小（80-125μm）、易埋入、耐高温、不受电磁干扰、电绝缘性好等特点,它能够像纤维一样埋放在碳纤维复合材料铺层之间,且对碳纤维复合材料结构本身的影响很小。另外,它能够实现“一纤多点”测量,非常适用于各向异性的复合材料的内部监测。因此,本文提出采用光纤光栅传感技术对碳纤维复合材料传动轴的固化过程进行实时监测,主要研究内容如下:首先,本文结合复合材料结构设计基础和光纤光栅的传感原理对应用FBG传感器进行碳纤维复合材料传动轴固化监测的原理进行了分析和阐述。结合CFRP传动轴的结构设计,确定了FBG传感器的布点策略,采用四个埋放在0?铺层之间沿轴向布置的FBG传感器对CFRP传动轴的固化过程进行监测,CFRP传动轴共22层,其中,FBGa和FBG1埋放在第1、2层之间,FBGa用于温度和应变监测,FBG1用于温度监测,进行温度补偿;同理,另外两个传感器FBGb和FBG2埋放在第9、10层之间。然后,针对CFRP传动轴的热压罐成型工艺特点,设计了一种分离式芯轴,用于埋入和引出光纤时的尾纤保护,并保证传动轴脱模时不损伤光纤,为实现埋入的FBG传感器在CFRP传动轴服役期间的机械性能监测提供技术基础。其次,对用于CFRP传动轴固化监测的FBG传感器分别进行了温度和应力灵敏度系数的标定实验。其中,对用于监测温度和应变的FBGa和FBGb传感器进行了轴向应力灵敏度实验,结果表明,两个FBG传感器测量值接近,均达到99.99%的线性拟合系数,测得的FBGa和FBGb的应力灵敏度系数分别为1.33×10-5pm/Pa和1.37×10-5pm/Pa,相比于理论值的误差分别为7.0%和4.2%。然后,对用于监测温度的FBG1和FBG2传感器进行了封装,使其不受应力因素的影响,并对封装后的传感器进行了应力拉伸实验,结果表明此封装工艺能够很好的剔除FBG传感器中应变因素的影响。最后,采用水浴降温法对封装后的FBG1和FBG2温度传感器进行了温度灵敏度系数的标定,结果表明两个传感器测得的温度灵敏度系数接近,且线性拟合系数分别达到99.99%和99.98%,测得的FBG1和FBG2传感器的温度灵敏度系数分别为8.58 pm/℃和8.52pm/℃,与理论值基本吻合,误差分别为2.7%和3.4%。最后,进行了基于光纤光栅传感的CFRP传动轴的固化监测实验。采用手动卷管和热压罐成型的方法制备了碳纤维复合材料传动轴试件,在用分离式芯轴进行CFRP传动轴的卷管铺层过程中,埋入了温度补偿光栅（FBG1与FBG2）和测量温度及应变的光栅（FBGa与FBGb）,并用其对CFRP传动轴的铺层过程进行了应变监测,得到了铺层过程中CFRP传动轴内部铺层间的应变变化规律。然后,将其放入热压罐中进行固化过程的实时监测,通过温度补偿得到了CFRP传动轴固化过程中的内部应变,并计算出了残余应力的大小。在CFRP传动轴第1、2层之间的轴向产生了4MPa的收缩残余应力（降温至85℃）,第9、10层之间的轴向的残余应力接近于0（降温至55℃）,结果表明固化结束后CFRP传动轴内部存在一定的残余应力,且该CFRP传动轴试件固化过程中内表面和中间层产生的残余应力大小不同（降温至85℃）。本文提出了采用分离式芯轴的CFRP传动轴的光纤光栅传感器的埋入方法,并验证了工艺的可行性,利用光纤光栅传感器成功实现了CFRP传动轴在固化过程中内部应变和温度的实时监测。