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随着我国人民生活水平的日益提高,以传统渔业为依托,以娱乐休闲为目的休闲垂钓成为适应人民群众物质文化消费需求而发展起来的新兴产业。钓鱼竿作为垂钓必不可少的工具,其性能的好坏影响着垂钓技术的发挥和消费体验但由于我国对钓鱼竿的设计理论的研究严重滞后,至今没有完善的钓鱼竿结构设计理论及相关标准,严重制约了高端钓鱼竿的设计、生产和发展。建立钓鱼竿力学性能的定量计算理论,开发基于定量计算理论的结构设计方法,对钓鱼竿产业的健康、可持续发展具有重要意义。钓鱼竿的调性曲线是反映钓鱼竿钓性特点的重要力学性能指标。大挠度理论计算的钓鱼竿弯曲时的最大水平位移达到20.8cm,这是小挠度理论计算弯曲挠度忽略水平位移产生误差的重要原因。本文以线性大挠度理论为基础,推导了碳纤维增强树脂基复合材料层合结构钓鱼竿的调性曲线方程。并通过实验对计算理论的合理性进行了验证。首先通过等厚度单种材料独节钓鱼竿来验证钓鱼竿调性曲线计算理论,对独节钓鱼竿样竿的实验结果表明,样竿各个位置处理论值与实测值绝对误差不超过2cm,相对误差不超过5%。之后在双节钓鱼竿嵌套假设基础上,通过对等厚度复合材料双节钓鱼竿样竿的理论调性曲线和实验调性曲线对比,验证了嵌套假设的合理性。在钓鱼竿制备时由于模具会出现多个锥度,导致碳纤维预浸布缠绕后经常出现非整层情况。采用等代法将等代法非整数层等代替换为等效整数层,非整层按照实际铺层长度换算成整层厚度百分比,并通过变锥度模具制备变厚度复合材料独节钓鱼竿来验证等代法的合理性。最后通过变厚度双节钓鱼竿样竿的理论计算和实验分析,揭示嵌套、变截面、变锥度的处理方法对计算结果综合影响。结果表明得到的调性曲线与实测值相比,最大误差为0.83cm,符合基准。可以看出本课题的采用钓鱼竿调性曲线计算理论及其影响因素的处理方法,能够很好地反映钓鱼竿的实际调性曲线特征,可以用作钓鱼竿调性曲线设计理论依据。以钓鱼竿调性曲线计算理论依据,制定了钓鱼竿调性曲线的设计流程,并编制了钓鱼竿调性曲线设计软件。该软件以钓鱼竿的基准调性曲线为设计目标函数,通过截面尺寸设计、材料设计、铺层参数为变量,设计满足误差指标要求的钓鱼竿设计调性曲线。采用钓鱼竿调性曲线设计软件设计并成型两种典型钓鱼竿(独节竿和双节杆)型。通过对设计钓鱼竿的实测调性曲线与基准调性曲线的对比,可以看出设计的独节钓鱼竿实测调性曲线与基准调性曲线最大绝对误差1.5cm,设计的双节钓鱼竿的实测调性曲线与基准调性曲线最大绝对误差为0.5cm,满足误差指标要求。独节竿和双节杆的前尖极限荷载分别为2.94N、5.71N,整体极限荷载分别为31.36N、58.8N,均满足使用要求。综上计算和实验分析结果表明,本课题采用的计算理论和设计方法合理,可用于指导钓鱼竿的结构设计。