軌道交通裝備復(fù)合材料設(shè)計問題及開發(fā)過程探討

張麗嬌

1 軌道交通裝備復(fù)合材料發(fā)展背景及現(xiàn)狀

節(jié)能、綠色、環(huán)保、高效是軌道交通車輛發(fā)展的主要趨勢和總體要求。各種新材料、新工藝和新技術(shù)的涌現(xiàn)推動軌道交通車輛的不斷升級換代，必然要求軌道交通車輛的輕量化水平逐步提高。輕質(zhì)化的車輛可以降低運營能耗，改變中國高鐵運營一直虧損的狀態(tài)，提高中國軌道車輛的國際市場競爭力。先進復(fù)合材料比金屬材料更加優(yōu)異的力學(xué)性能和更輕質(zhì)的特點，逐步成為替代鋁合金材料的首選。

先進復(fù)合材料（主要指纖維增強樹脂基復(fù)合材料）作為各向異型材料，區(qū)別于以往的各向同性金屬材料，且工藝選擇多種多樣，材料復(fù)合方式多種多樣，整個設(shè)計過程完全不同于金屬材料。復(fù)合材料作為內(nèi)飾已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軌道交通，如天花板、內(nèi)壁、座椅、小桌板、格子間等。但是要達到大幅減重的目標，只有通過主/次承載結(jié)構(gòu)材料的復(fù)合材料化才能實現(xiàn)，主/次承載結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計需要在保證原有安全性、可靠性及功能性的基礎(chǔ)上實現(xiàn)比鋁合金材料較多的減重效果，需要攻克許多設(shè)計上的難題。先進復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計本身就是一門很深的學(xué)問，尤其是對剛剛引進吸收國外先進技術(shù)的軌道交通行業(yè)，很多設(shè)計準則問題還沒有確定，需要不斷優(yōu)化、總結(jié)、提高和再創(chuàng)新，軌道交通車輛復(fù)合材料設(shè)計領(lǐng)域充滿了無限的發(fā)揮空間。

近些年，中國軌道交通裝備發(fā)展取得舉世矚目的成績，成為中國制造的閃亮“金名片”，中國高鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展尤為迅速，高品質(zhì)、高要求、重創(chuàng)新，各種新材料、新工藝和新技術(shù)引入不斷給高鐵裝備注入新的活力。……