动车轻量化.docx
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动车轻量化
江苏大学
材料科学与工程学院
课程设计说明书
专业:
复合材料
班级:
0802
******
学号:
**********
**教师:
***
二○一一年六月
设计任务书
一、设计任务
动车轻量化设计
二、设计要求:
对设计对象进行描述
(选材的准则,工艺可行性等)
设计的目的
(对比传统材料,选用复合材料,并获得功能、结构、形状改变)
设计选材
(满足使用场合,不能降低使用性能有针对性的设计对象)
设计流程
(建立、叙述设计依据)
优化设计流程
(使设计得到最优值)
设计结果
参考书目
三、设计期限
2011年6月20——2011年7月1
动车轻量化设计
动车组是城际和市郊铁路实现小编组、大密度的高效运输工具,以其编组灵活、方便、快捷、安全、可靠、舒适为特点备受世界各国铁路运输和城市轨道交通运输的青睐。
动车组,亦称多动力单元列车是铁路列车的一种。
把动力装置分散安装在每节车厢上,使其既具有牵引动力,又可以载客,这样的客车车辆便叫做动车。
而动车组就是几节自带动力的车辆加几节不带动力的车辆编成一组。
带动力的车辆叫动车,不带动力的车辆叫拖车。
动车组称得上是铁路旅客运输的生力军,使用动车的比重最大的国家是日本占87%;次之荷兰占83%、英国占61%、法国占22%、德国占12%。
德国是最早制造和运用动车的国家,制造技术一直领先。
1903年7月8日,首先运行了由钢轨供电的动车组,由4节动车和2节拖车编成。
同年8月14日,又运行了由接触网供电的动车组,这是世界上第一列由接触网供电的单相交流电动车组。
同年10月28日,西门子公司制造的三相交流电动车进行了高速试验,首创时速210.2公里的历史性记录。
动车的技术发展主要表现在功率、速度和舒适性的提高、单位功率重量的降低以及电子技术的应用等方面。
动车组今后还将不断发展,特别是世界各国正在发展市郊铁路与地下铁道过轨互通,构成城市高速铁路网,动车组在其中将会起到主力军的作用。
各国著名的动车组有日本“新干线”、德国“ICE”、法国“TGV”、“欧洲之星”、瑞典“X2000”、美国“ACELA”和中国“和谐号”、“中华之星”等。
【1】
1、动车轻量化的意义和原则
1.1动车车体轻量化的意义:
①减小列车的阻力
减小列车的阻力,主要是运行阻力。
运行阻力一般表达式为(其中a,b,c是对应于车辆的常数,v为速度,W是车辆重量),故轻量化能使运行阻力下降。
②节约牵引能
能量的节约主要是由于减小了列车阻力,使加减速及高速运行时所需要的牵引力减小。
据统计,京津高速铁路平均每人耗电7.5度(全长120公里,CRH3,350公里/小时,29分钟)。
③减少制动能耗
轻量化对减轻制动的负担有很大的效果。
④环境保护—减轻噪声和振动
日本300系列高速列车,在车速270km/h时,25m远处噪声为25dB。
⑤降低了线路的维护保养费用
自身重量降低,给线路带来的压力就越小,从而降低了线路的维护保养费用。
⑥提高了车辆的运行平稳性
由于轻量化对运行稳定指标的轮重、横压有所减轻,使轴重变化范围小以及横压减少,从而改善了高速时的运行稳定性。
动车车体轻量化的原则:
①车体的轻量化以车体强度、刚度、车内噪声、平稳性指标等满足相关标准要求为原则。
②在现有客车断面及主体结构下进行,以不至于给现有工艺(工艺流程、胎具、模具等)带来太大的不便。
③学术研究与现车生产相结合。
④等强度设计。
1.2动车组轻量化的历史
早在1894年,美国在动车组中就采用过铝制座椅;1898年法国北部铁道就在客车上安装了铝制窗框。
这是在车辆上应用铝的开端,对减轻自重是微不足道的。
到1903年英国兰开夏和纽克夏铁路电气化时,为满足利物浦市内高架区间的轴重限制,电动车的外板及内装饰件采用了轻合金材料。
1923年以来,美国开始在市郊电车上采用了轻合金外板、顶板、车门、风道及座椅配件客车上也采用了铝结构板材。
这些也只不过是实现了铝合金在车辆上的应用,还谈不上车辆的轻量化设计。
车辆的轻量化设计开始于第二次世界大战以前,主要是以内燃动车为中心发展起来的。
内燃动力因功率所限,要求减辆自重。
在客车方面欧洲就比较重视轻量化设计,早在三十年代就始于瑞士。
该国铁路坡道比较多,有的坡度竟达120‰。
当时由于机车牵引能力有限,故相当重视客车的轻量化。
在木制车向钢制车转变的时期,车体骨架为铆接钢结构,在将其改变为焊接结构的同时,又将轻合金用于车内设备,使自重由38吨降为36吨。
但这种努力对减轻自重是有限的。
瑞士国营铁路基于新的设计思想,1932年决定制造整体承载的薄壳结构客车,1934年制造出轻量结构车体,以此为基础进行了载荷试验和各种研究。
至1937年试制了辆编组的一列轻量化客车。
这种客车除车体外,也改进了转向架的结构。
从1933年旧型客车的自重37.8吨减到了27.1吨,取得了10.7吨的轻量效果,开创了钢制车轻量化设计的先例。
1.3动车的轻量化设计
首先要明确设计要求,要求结构既要满足轻量化的要求又必须保证结构的强度和刚度要求以及高寿命的安全度和可靠性要求。
而实现结构轻量化的途径有两条:
一是合理优化结构设计,二是采用新型材料。
1.4现在动车使用的材料
铁路高速化的发展使车辆轻量化工作势在必行。
要做到轻量、高速,就必须减轻车体自重。
目前,高速车辆的车体材料主要有不锈钢、高强度耐候钢和铝合金。
其中最合理的材料当选铝合金材料。
用铝合金制造车体的尝试早在20世纪上半期就已经开始,最早用于地铁和市郊列车,后来应用于普通列车上。
近年来,特别是进入20世纪90年代,与车体等长的多品种大型中空挤压型材的出现,使铝合金成为生产高速列车的主导材料。
铝合金车体的优势明显,具有其他材料所不可比拟的各种优良特性,并且采用铝合金材料是减轻车体自重的有效措施。
世界各国均在大力开发、制造铝合金车辆,如德国、意大利、加拿大、日本等发达国家投入运营的铝合金车体已超过3万多辆。
一些发展中国家也正在集中力量,积极引进技术,开发研制铝合金车体,并已实现批量生产和出口。
我国铁路领域铝合金材料的研究与应用才处在初步发展时期。
【4】
1.4.1铝合金特点及优越性【3】
⑴优良的机械性能
目前,铁道车辆用铝合金材料的牌号主要有:
5083-H321和6061-T6。
其中,板材多为5083-H321,属于第5系列铝合金。
各种工业结构件用的铝合金型材多为6061一T6,属于第6系列的铝合金,即"Al-Mg-Si系”。
镁和硅作为合金元素添加到铝中,提高了铝合金的可热处理强化性,当达到T6固溶处理人工时效的状态后,铝合金材料的力学性能处于稳定,从而便于工程使用。
铁道车辆所用铝合金的机械性能以及其与碳钢、不锈钢性能比较如表1、表2所示。
⑵质量轻
铝的密度为2171g/cm3,约为钢密度(7187g/cm3)的三分之一;杨氏模量也约为钢的三分之一。
在强度、刚度满足安全要求的同时,使用铝合金车体的重量,一般来说比钢制车体轻30%左右。
由于车辆重量减轻,可提高机车加速性能、改善机车动力性能。
目前,大秦线上运行的与C80车具有相同轴重、结构近似的全钢敞车是C76。
两车除高度外其余外形尺寸基本相同,主要承载的底架结构同为钢结构,钢材料主要采用牌号为Q450NQR1、屈服强度达到450MPa的耐大气腐蚀钢。
所不同的是,C80的端侧墙结构采用了铝合金材料;表3列出了两车的基本性能参数。
⑶耐蚀性能好
铝合金的特性之一是接触空气时表面会形成一层致密的氧化膜,这层膜能防止腐蚀,所以耐蚀性能好。
若再对其实施氧化铝膜处理法,就可以全面防止腐蚀。
由于铝合金材科具有良好耐腐蚀性,不需涂装,且使用寿命长,维护费用、运营费用降低。
除Al-Cu系、Al-Zn-Mg-Cu系外,铝合金在陆地上大气内的耐腐蚀性是良好的。
日本对车辆用铝合金盐雾腐蚀试验的耐蚀性作过详细研究比较,在所比较的铝合金中,Al-Mg系合金的5083具有良好的耐蚀性,其次是Al-Mg-Si系合金,而Al-Zn-Mg系合金的耐蚀性则较差。
⑷挤压性能
Al-Mg系和Al-Zn-Mg系材料的挤压性能差,Al-Mg-Si系材料的挤压性能好,而Al-Zn-Mg系中7003是作为大型薄壁挤压铝型材开发出来的,6005(相当于日本6N01)是挤压性能很好的合金。
6005B,6005C和改善T壁厚方向耐应力腐蚀裂纹性的7N01(CZ5D)合金,将越来越多地被采用。
⑸高安全性
铝合金车体采用型材结构,刚度比普通碳钢车要好很多,德国ICE-3铝合金车体曾做过一项试验,在铝合金车体前方,用机械外力使车体前部产生1米的变形,对车内乘客不会产生致命伤害,而普通碳钢是不可能做到的。
1.4.2现在动车车体用的铝合金生产工艺
⑴合金化强化技术
合金化仍然是目前获得高强韧铝合金的主要途径之一。
合金化主要是在铝合金中添加合金元素,使铝合金的组织与性能发生变化的过程。
合金化强化的主要机理有:
①固溶强化,如在铝合金中加人Si、Cu、Mg、Zn等;
②第二相强化,包括沉淀强化和过剩相强化。
如在铝合金中的CuAl2,Mg2Si,T(Al2CuMZn2)等。
③细晶强化,在铝合金中加入Ti,B,V,Zr等微量元素与Al反应生成微小的金属间化合物,起到外来晶核的作用,以达到细化组织的作用。
⑵熔体纯净化强化技术
有资料表明,铝合金熔体中的夹杂物会吸附氢气,只有先着眼于铝液中氧化夹杂物((Al2O3为主)的净化,有效地降低夹杂物含量,尤其是悬浮在铝液中弥散的夹杂物数量,才能防止铝液增氢,消除去氢障碍,从而获得纯净的铝液,浇出优质铸件。
因此人们根据“渣(Al2O3)既尽,气必除”这一现象总结出“除渣为主,去气为辅”的铝合金精炼工艺原则。
近年来铝熔体净化技术如旋转叶轮法、喷射熔剂法、过滤技术以及电磁分离非金属夹杂等得到了较大发展。
⑶热处理强化技术
长期以来,高强铝合金大致是沿着高强度到高强度、高韧性再到高强度、高韧性、耐腐蚀、高综合性能的路线发展的。
与此相应出现了很多新的热处理工艺,高低温循环热处理使在激冷激热过程中,由于温度梯度和成分不均匀、晶体结构变化等因素,导致局部应力集中,产生大量位错,而原有的晶粒破碎,分成许多小晶粒(亚晶),使微观组织细化,同时提高强度和塑性。
⑷快速凝固强化技术(RS)
目前可采用的快速冷凝方法有雾化法、液态冷却法、束流表层急冷法和熔体
旋淬法。
快速凝固技术为扩大合金元素的过饱和固溶度、研制弥散强化型耐热铝合金开辟了一条新路。
将快速凝固和其他工艺方法结合进一步改善合金的综合性能是目前的发展方向。
⑸机械合金化强化技术(MA)
机械合金化强化技术除产生高度弥散的第二相颗粒外,还能把基体的显微组
织细化到纳米级,达到扩大溶质的固溶度极限、控制显微组织、实现非晶态化的目的,通过合金化能最大限度地降低沉淀硬化,增强弥散强化作用,使密度下降、弹性模量提高、强度增强。
机械合金化是低温下进行低成本、高效率合成,制造金属间化合物、金属基复合材料、非晶材料、纳米结构材料等新材料的重要手段。
⑹激光冲击强化技术((LSP)
激光冲击波峰值压力高于铝合金的动态屈服极限,使铝合金产生密集、均匀、
稳定的位错,形成类似于爆炸冲击后形成的亚结构,冲击波贮藏的弹性变形能大于或等于铝合金所需的屈服塑性变形能,使铝合金的表面产生残余压应力,从而大大提高材料的强度、硬度、韧性和抗疲劳性能。
激光冲击处理时间极短,基本上没有向材料内部传递热量,因此不存在软化区,特别适用于铝合金强化。
此外还可以通过先进的成型方法(如低温压力成型、半固态成型等)和反复大变形处理等强化技术达到提高高强铝合金强度的目的。
1.4.3现在动车车体铝合金的连接
⑴铝合金焊接性能
铝合金具有独特的物理化学性能,在焊接过程中存在一系列的困难和特点。
一般,Al-Mg合金可焊性好,Al-Mg-Si系和Al-Zn-Mg系有一部分较差。
这些合金焊接时,如果填充材料选择得适当,在使用上也没有问题。
各种不同组合的母材,使用的填充材料(电极线)也不同。
对焊接实际构件来说,由于过大的热输入易产生显微裂纹,过小的热输入易产生焊透性不良,焊接条件不具备和焊工不熟练等易产生焊口裂纹,所以应选择适当的焊接条件及熟练的焊工。
⑵新型焊接方式
目前,高速列车铝合金的焊接方法主要是自动或半自动MIG焊。
研究表明,采用MIG焊主要问题是焊接接头的焊缝和软化区的强度低,因而出现了一些新的焊接方法,以提高焊接接头强度。
①双丝MIG双弧焊。
高速列车铝合金车体由地板、侧墙、车顶、端墙和底架组成,每部分都由挤压中空型材组装焊接而成。
目前大多数采用配专用夹具和工装的龙门式双头自动MIG焊机进行焊接。
国外还发展了双头(也可多头)双弧双丝共熔池焊接,采用两台450A逆变电源和水冷双丝焊焊枪,两电源之间有同步单元保证在熔滴过渡时电弧脉冲的相互协调,以防止干扰。
焊接速度达1.3m/min,并在铝合金高速列车车体大型中空型材组件焊接中应用,提高了焊接质量和生产率,减少了焊接变形和软化区宽度。
②激光MIG复合焊。
激光—MIG复合焊的特点是用两种焊接方法复合同时进行焊接。
铝合金采用单一激光焊,虽然能量密度高,生产效率高,但所需激光功率大;另外虽然熔深大、焊缝窄、热影响区小和焊接变形小,但装配要求高,焊接参数控制要求高,易出现焊接缺欠。
焊接工艺参数包括:
激光功率、MIG焊功率、焊接速度、激光束的光斑直径、激光束领前于MIG焊枪的距离和夹角。
③搅拌摩擦焊。
搅拌摩擦焊(FSW)是一项高效、低耗、低成本、符合环保要求的固相连接技术。
搅拌摩擦焊利用轴肩和搅拌头与焊件间的摩擦热使接合面处的金属塑态化,并在搅拌头和轴肩的共同牵引、搅动作用下向后流动、填充,形成固相焊缝的过程。
显然,搅拌头的外形轮廓与转速、焊接压力、焊件移动速度是关键的工艺参数。
只要搅拌头材料的高温强度和耐磨性足够好,就可以实现塑态化温度较高的材料间的搅拌摩擦焊接。
目前,搅拌摩擦焊已成功应用于铝、镁、铜等轻合金板材的连接,在实验室也实现了钦、钢材的搅拌摩擦焊接。
接头形式多种多样,适于连接对接、搭接、角接和丁字接头。
2、动车车体的材料轻量化—蜂窝夹层结构复合材料【2】
蜂窝夹层结构复合材料作为重要的轻量化材料广泛应用于航空制造业,在国外的铁道车辆上也早有应用,其用途相当广泛,如法国TGV系列、意大利ETR系列高速列车。
国内仅在最近几年才开始使用蜂窝夹层结构复合材料,虽然取得了一定的效果,其应用范围还很有限,对蜂窝夹层材料的特性与应用范围的认识还有待于进一步加强与扩大。
2.1蜂窝夹层结构复合材料的基本特性和主要用途
蜂窝夹层结构复合材料是由蜂窝芯材与表面材料粘接而成的复合材料,根据所使用芯材的不同,有普通纸蜂窝、铝蜂窝和Nomex蜂窝3种不同夹层结构复合材料。
其中Nomex蜂窝夹层结构复合材料是一种高档蜂窝夹层材料,性能极其优异,价格也比较昂贵,以往主要应用于航空制造业【6】【11】。
在国外,普通纸蜂窝、铝蜂窝和Nomex蜂窝夹层结构复合材料均应用于铁道车辆。
在国内,原来只有铝蜂窝夹层结构复合材料应用于铁道车辆,最近也有一定数量的Nomex蜂窝夹层结构复合材料开始在铁道车辆中得到批量应用。
尽管纸蜂窝、铝蜂窝和Nomex蜂窝3种夹层结构复合材料的性能不完全相同,但其基本特征都是相似的,均可以表现出蜂窝夹层结构复合材料共同的特性。
概括起来讲,蜂窝夹层结构复合材料具有以下基本特性【9】:
(1)质量轻,比强度高,尤其是抗弯刚度高,同等质量的蜂窝夹层结构复合材料其抗弯刚度约为铝合金的5倍【7】。
(2)有极高的表面平面度和高温稳定性,易成型且不易变形,蜂窝夹层结构复合材料不仅能制成平面板,而且可以制造成双曲、单曲面板,制成车辆零部件后拆装方便。
(3)优良的耐腐蚀性、绝缘性和环境适应性,可适应铁路动车组和客车各种恶劣的运用环境;另外,根据需要,这类板材可以采用表面喷漆或表面粘贴防火板处理,达到良好的装饰性、防火性。
(4)独特的回弹性,可吸收振动能量,具有良好的隔声降噪效果。
(5)防火等级高,满足国际联运防火标准UIC564—2—1991《铁路客车或国际联运用同类车辆的防火和消防规则》中的A级要求。
(6)遭遇火灾后烟密度符合高等级的国际铁路防火标准,具有良好的自熄性;放热值较低,能够形成耐火层,能降低释放出的烟雾和有毒气体,具有优良的环保性能。
(7)优异的成型制造工艺性,可以满足铁道车辆内装零部件形状复杂、稳定性要求高的要求。
2.2与其他铁路车辆内部结构材料的比较
2.2.1材料特性
(1)抗弯刚度与轻量化【15】【16】
蜂窝夹层结构复合材料与部分铁道车辆中常用非金属材料的抗弯刚度与轻量化比较见表1。
(2)防火性
蜂窝夹层结构复合材料的防火等级达到了任何其他车辆内装结构复合材料不能达到的防火等级。
蜂窝夹层结构复合材料与塑贴胶合板、中高密度发泡板、
玻璃钢等材料所能达到的防火等级比较见表2。
(3)耐久性
由蜂窝夹层结构复合材料成型制造复杂弯曲形面零部件基本可以保持永久不变形,而由塑贴胶合板、玻璃钢和其他工程塑料成型制造的零部件都会随着时
间的推移发生不同程度的变形。
其中塑贴胶合板还会因温度和潮湿的影响,发生腐蚀、腐朽、腐烂等变化,玻璃钢和其他工程塑料成型制造的零部件还会产生老
化现象。
通常,用塑贴胶合板、玻璃钢和其他工程塑料成型制造的零部件在7.5—15年或1到2个A4级修程即需要更换,而蜂窝夹层结构复合材料,特别是铝蜂窝夹层结构复合材料制作的零部件基本可以和车辆等寿命。
(4)环境适应性
蜂窝夹层结构复合材料能够长时间地适应温度、湿度不断变化的运用环境条件,而不发生承载能力下降、变形、开裂、腐朽、老化等现象。
这是胶合板、发泡板、玻璃钢和其他工程塑料难以相比的。
【5】有时胶合板、发泡板、玻璃钢和其他工程塑料的应用在不同程度上会受到运用环境的限制【10】,蜂窝夹层结构复合材料的应用就很少受这些限制。
(5)隔声减振性
蜂窝夹层结构复合材料独特的回弹性,使其可以吸收振动能量,从而具有良好的隔声减振性能,这也是胶合板、发泡板、玻璃钢和其他工程塑料所不具备的性能。
因而,蜂窝复合夹层材料常被用于制造对隔声减振有一定要求的客室地板、空调风道等零部件。
2.2.2制造工艺性
最初,蜂窝夹层结构复合材料的制造工艺性,尤其是成型制造工艺性难以令人满意。
现今,蜂窝夹层结构复合材料的成型制造技术有了很大的进展,使其表现出了良好的制造工艺性【11】,图1-4所示是蜂窝夹层结构复合材料板材和成型制造的车辆内装结构零部件。
从图3一图4可以看到,当前日臻成熟的蜂窝夹层结构复合材料的成型制造工艺性已经使其应用范围超越了胶合板、中高密度发泡板和许多工程塑料,完全可以用于制造胶合板、中高密度发泡板所不能成型的零部件。
2.3蜂窝夹层结构复合材料的结构设计【17】【21】
在采用蜂窝夹层结构复合材料设计制造铁路动车组与客车的零部件时,主要需要注意两个问题:
其一是合理地设计使用蜂窝夹层结构复合材料的厚度,其二是注意蜂窝夹层结构复合材料的方向性,特别是在采用蜂窝夹层结构复合材料设计制造承受一定载荷零部件的时候。
当然,除了以上两个问题之外,还要考虑按照运用结构需要如何设计蜂窝夹层结构复合材料中的预埋件等问题,但这都不是材料设计的共性问题。
2.3.1蜂窝夹层结构复合材料在外力作用下的变形与应力
作为夹层结构的一种,蜂窝芯复合材料的面板一般采用弹性模量((E)较大,强度较高的薄材板如玻璃钢板、铝合金板等.因较厚的轻质蜂窝芯将面板隔开,使该结构具较大的横断面惯性矩,及较高的比强度和比刚度.从受力角度分析,承力体卞要是面板,而支承及传递剪力的则是蜂窝芯。
一般说来,蜂窝夹层结构复合材料主要用于制造受均布外载荷作用下的零部件,目前对于蜂窝夹层结构复合材料有一些成熟的设计计算方法。
【14】对于长方形的蜂窝夹层结构复合材料,在均布外载荷作用下,其变形量可按下面的公式计算(如图5):
式中δ为蜂窝夹层结构复合材料的变形量(挠度);s为长方形蜂窝夹层结构复合材料短边的长度,单位mm;E为蜂窝夹层结构复合材料面板材料的弹性模量;t1、t2为蜂窝夹层结构复合材料上、下面板的厚度,单位mm;c为蜂窝夹层结构傅合材料芯材的厚度,单位mm;q为作用在蜂窝夹层结构复合材料的均布载荷,单位kN;C1为计算系数,按图6和图7所示的图表取值;当芯材蜂窝的排列方向与长方形板的长边方向一致时,按图6取值;当芯材蜂窝的排列方向与长方形板的短边方向一致时,按图7取值。
对于长方形的蜂窝夹层结构复合材料,在均布外载荷作用下,其上、下面板的正应力和芯材中的剪切应力可按下面的公式计算:
式中。
σl、τl分别为芯材蜂窝的排列方向与长方形板的长边方向一致时,蜂窝夹层结构复合材料面板中的正应力和蜂窝芯材中的剪切应力;σs、τs,分别为芯材蜂窝的排列方向与长方形板的短边方向一致时,蜂窝夹层结构复合材料面板中的正应力和蜂窝芯材中的剪切应力;ti(i=1,2),即t1、t2为蜂窝夹层结构复合材料上、下面板的厚度,单位mm;C2~C5为计算系数,按图8~图11给出方法取值【21】。
在查询图6~图11所示的图表对计算系数C1~C5取值的过程中,都涉及一个设计系数Aw,它的取值方法则需要按图12~图13中所示图表取值。
2.3.2方向性
与金属材料不同,大多数非金属材料与复合材料都不是各向同性的,其承载能力有明显的方向性,如铁道车辆中常用的胶合板、玻璃钢等材料。
蜂窝夹层结构复合材料也不例外,与胶合板、玻璃钢等材料在不同方向上的承载能力没有明确的规律和关系,所不同的是蜂窝夹层结构复合材料在不同的方向上的承载能力是有明确的规律和关系的。
【18】从前面计算铝蜂窝夹层结构复合材料承受均布外载荷时产生的变形和面板中的正应力、蜂窝芯材中剪切应力计算系数的取值方法即可看出这一点。
2.4国内外的应用情况
2.4.1国外的应用情况
在国外,法国的TGV系列和意大利的ETR系列高速列车,很早就采用了蜂窝夹层结构复合材料制作车内墙板和顶板,随后欧洲的许多铁道车辆制造企业采
用了蜂窝夹层结构复合材料制造铁道车辆零部件,应用的范围遍及内装结构中的侧墙板、内顶板、间壁板、地板、内外车门的门板和行李架等零部件。
其中,意大利在蜂窝夹层结构复合材料的应用方面相对比较领先,意大利早就开始采用蜂窝夹层结构复合材料制造形状复杂的行李架和带弯曲窗口的内侧墙板等结构件。
2.4.2国内的应用情况
在国内,蜂窝夹层结构复合材料最早的应用是制造25A型软卧客车的包间间壁,由于当时对制造技术掌握的不到位,应用效果不是十分理想。
因而未能
在
随后的25型客车上继续推广应用。
在20世纪末,由于在动车组开发过程中对车辆轻量化要求较高,首先在国产的动车组样车上应用蜂窝夹层结构复合材料制造了间壁、平顶板和车门门板,取得了良好效果。
随后,大面积地应用了蜂窝夹层结构复合材料,当时不仅采用铝蜂窝夹层结构复合材料制造了间壁、平顶板、车下设备舱底板和各种车门门板,还用蜂窝夹层结构复合材料制造了空调风道和空调机组导流罩,其中以间壁、平顶板、空调风道和空调机组导流罩的应用效果最为显著,既大幅度地减轻了相关零部件的质量,实现了车辆的整体轻量化,又提高了零部件的制造精度和质量,进而提高了整车的制造质量。
但是,真正使蜂窝夹层结构复合材料的应用取得突破性进展的还是CRH系列动车组。
此处所讲的突破性进展主要体现在两个方面:
(1)在CRH系列动车组上应用蜂窝夹层结构复合材料制造了形状复杂、制造公差和外观
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