隨著國家對軌道交通行業(yè)的重視程度逐年增大,我國的軌道交通行業(yè)正在進入飛速發(fā)展時期,同時也帶動了軌道交通車輛設(shè)計與制造技術(shù)水平的提高。車體結(jié)構(gòu)的輕量化是現(xiàn)代車輛設(shè)計以及制造過程中所追求的重要目標(biāo)。在列車車體以及零部件使用復(fù)合材料成為了國內(nèi)外專家學(xué)者以及制造企業(yè)研究的內(nèi)容之一。首先,本文介紹了車輛輕量化的研究背景與意義,闡釋了在鐵道車輛領(lǐng)域使用復(fù)合材料的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r,并對司機室使用復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀進行了分析。本文以某型地鐵的玻璃鋼材料司機室外罩為原型,設(shè)計了碳纖維層合板材料和碳纖維-蜂窩鋁夾芯材料的兩種司機室外罩。并基于有限元建模軟件HyperMesh建立了三種材料的司機室有限元模型。然后,應(yīng)用OptiStruct求解器,分別對玻璃鋼司機室、碳纖維司機室和碳纖維-蜂窩鋁司機室外罩強度進行仿真計算,并將力學(xué)性能計算結(jié)果進行對比。結(jié)果表明,三種材料司機室在七種工況下均不發(fā)生破壞,并對失效因子和位移值進行了對比研究。在同一厚度尺寸下,與玻璃纖維材料相比,碳纖維層合板材料司機室外罩重量下降1 1.18%,初始破壞載荷提高74.49%,初始破壞載荷-重量比提高96.45%。與碳纖維層合板材料相比... 

【文章來源】：大連交通大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１碳纖維地鐵??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒ?ｍｅｔｒｏ??

及界面的物理和幾何性質(zhì)。單層是構(gòu)成纖維增強復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的基本單元，是??分析層合板結(jié)構(gòu)的基矗纖維增強復(fù)合材料單層板很薄，使用樹脂固化后約為０．１ｍｍ－??０．３ｍｍ，與法線方向有關(guān)的應(yīng)力分量與面內(nèi)應(yīng)力分量相比很小，可以忽略不計。因此??單層板的分析可以簡化為二維廣義平面應(yīng)力問題。??單層板內(nèi)的纖維主要有兩種形式，即單向纖維或經(jīng)緯正交編制的纖維。增強纖維??方向或者織物的徑向纖維為材料的主方向，稱之為１向或縱向。垂直于增強纖維方向??或者織物方向為材料的另一個主方向，稱為２向或橫向。如圖２．１所示，垂直于單層板??平面方向為３向，也稱為層間方向。１－２－３構(gòu)成的坐標(biāo)系為材料的主軸坐標(biāo)系，又稱為??正軸坐標(biāo)系｜３２］。??（ａ）單向纖維?（ｂ）織物纖維??圖２．１單層板纖維結(jié)構(gòu)與坐標(biāo)系??Ｆｉｇ．?２．１?Ｆｉｂｅｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｐａｎｅｌ??對于簡單層板（單向?qū)影澹﹣碚f，在彈性性能上，有四個獨立的工程彈性常數(shù)：??７??

?大連交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文???第三章司機室有限元模型的建立??復(fù)合材料因其各項異性的特點，以往的有限元方法不能滿足復(fù)雜的層合板結(jié)構(gòu)力??學(xué)性能的分析需求。因此，本章對復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)有限元模型的建立過程進行了??介紹，并對材料參數(shù)的賦予以及復(fù)合材料鋪層的設(shè)計進行了闡述。以某型地鐵玻璃鋼??司機室為原型，并新設(shè)計了碳纖維材料以及碳纖維－蜂窩鋁材料的兩種輕質(zhì)材料司機室，??進而分析失效因子的分布趨勢和初始破壞載荷大校??３．１有限元模型建立??３．１．１幾何模型與有限元網(wǎng)格的劃分??現(xiàn)代地鐵列車的司機室外罩結(jié)構(gòu)基本上都是由復(fù)合材料一體成型，并安裝在車體??鋼骨架上。本文以某種地鐵的司機室外罩結(jié)構(gòu)為研宄對象，原材質(zhì)為８ｍｍ玻璃鋼材料，??通過Ｃ型槽以及螺栓固定在司機室骨架上。司機室外罩為風(fēng)擋玻璃、雨刷器、車號燈??和小側(cè)窗提供了安裝位置。該地鐵司機室外罩的幾何模型如３．１所示。??＇?Ｉ玻璃鋼外罩、??ｓｉｓａｌ??圖３．１司機室?guī)缀文Ｐ??Ｆｉｇ．?３．１?Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｃａｂ??本課題所研宄的地鐵列車司機室應(yīng)用復(fù)合材料的有限元分析過程中，根據(jù)復(fù)合材??料力學(xué)模型理論基礎(chǔ)，按照理想情況對復(fù)合材料進行計算。層合板在有限元計算過程??１６??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3583959