复合材料在轨道交通车辆中的应用与展望

围绕玻璃纤维、碳纤维、铝基陶瓷等复合材料在轨道交通车辆中的应用展开了综述；介绍了针对上述复合材料开展的基础与应用研究历程及进展，分析了应用在大型复合材料构件的结构特点；针对头车/司机室、中间车车体、转向架、制动结构、其他结构，系统性地总结整理了复合材料种类、成型工艺、设计方法、优化方法等，全面阐述了复合材料在轨道交通车辆各个部件上的应用情况，并对目前应用存在的问题和未来应用发展方向进行了探讨。研究结果表明:复合材料的主要研究方法以理论研究为基础，在大型结构件中以有限元仿真研究为主，应用多尺度研究方法深入分析复合材料在微观、细观和宏观层面的性能；将复合材料应用到结构中时，在兼具刚度和轻量化的条件下，多采用三明治结构；复合材料之间、复合材料与金属材料的连接结构多采用胶接连接、螺栓连接、胶-螺混合连接等，其中混合连接结构强度大，稳定性高，在工程中应用最为广泛；复合材料已在轨道交通车辆中有一定的应用，纤维复合材料多用于头车/司机室、车体、转向架，而铝基陶瓷复合材料多用于制动结构；在未来应建立适用于轨道交通行业的复合材料相关标准与规范，研发新工艺，采用整体设计模式，扩大复合材料的使用范围，将更多高性能、低成本和轻质化的复合材料应用到轨道交通车辆中。