復(fù)合材料空心板結(jié)構(gòu)列車底架的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、以單向纖維復(fù)合材料管為夾芯的復(fù)合材料空心板結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)、抗彎剛度高、縱向抗壓性能好等特點(diǎn)，有利于磁懸浮列車的承載、減重、提速和節(jié)能減排。本文以某磁懸浮列車輕量化研究為背景，對惡劣工況下復(fù)合材料空心板的縱向壓縮性能和垂向抗彎性能進(jìn)行了研究，篩選出了適合運(yùn)行工況要求的矩形芯管空心板構(gòu)型，然后對此構(gòu)型的復(fù)合材料空心板結(jié)構(gòu)列車底架進(jìn)行了設(shè)計(jì)與優(yōu)化，制備了復(fù)合材料空心板結(jié)構(gòu)列車底架縮比件，并對芯管和空心板構(gòu)件進(jìn)行了性能測試。
　　首先，對相

2、等質(zhì)量和相同外形尺寸條件下的三角形芯管、等腰梯形芯管、直角梯形芯管、DuraSpan芯管、矩形芯管、圓形芯管等六種構(gòu)型復(fù)合材料空心板，在相同的載荷和約束下進(jìn)行仿真分析，對比整體最大變形量、縱向最大位移量、橫向最大位移量以及最大應(yīng)力比，結(jié)合工藝條件分析，發(fā)現(xiàn)矩形芯管復(fù)合材料空心板是最合適的構(gòu)型。
　　然后，分別對矩形芯管復(fù)合材料空心板結(jié)構(gòu)的上面板厚度、下面板厚度、上下面板的鋪層角度、芯管壁厚等參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，確定出這些參數(shù)的范圍

3、，并結(jié)合零階優(yōu)化法對各參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的列車底架比鋁合金列車底架減重26.85％，在350KN的載荷作用下，縱向最大位移為0.52mm，最大彎曲撓度為2.98mm，芯管的最大應(yīng)力比為0.499，面板的最大應(yīng)力比為0.278，均滿足車底架的設(shè)計(jì)要求。
　　最后，探索了復(fù)合材料空心板結(jié)構(gòu)車底架的制備工藝。采用拉擠成型工藝制備了單向纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料芯管，以多墻體真空導(dǎo)入模塑成型工藝制備了復(fù)合材料空心板結(jié)構(gòu)列車底架縮比件。對復(fù)合