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(shì)和總體要求。各種新材料、新工藝和新技術(shù)的涌現(xiàn)推動(dòng)軌道交通車輛的不斷升級(jí)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(yùn)營(yíng)能耗，改變中國(guó)高鐵運(yùn)營(yíng)一直虧損的狀態(tài)，提高中國(guó)軌道車輛的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。先進(jìn)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(diǎn)，逐步成為替代鋁合金材料的首選。

先進(jìn)復(fù)合材料（主要指纖維增強(qiáng)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(gè)設(shè)計(jì)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(dá)到大幅減重的目標(biāo)，只有通過主/次承載結(jié)構(gòu)材料的復(fù)合材料化才能實(shí)現(xiàn)，主/次承載結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要在保證原有安全性、可靠性及功能性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)比鋁合金材料較多的減重效果，需要攻克許多設(shè)計(jì)上的難題。先進(jìn)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身就是一門很深的學(xué)問，尤其是對(duì)剛剛引進(jìn)吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的軌道交通行業(yè)，很多設(shè)計(jì)準(zhǔn)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(jì)領(lǐng)域充滿了無(wú)限的發(fā)揮空間。

近些年，中國(guó)軌道交通裝備發(fā)展取得舉世矚目的成績(jī)，成為中國(guó)制造的閃亮“金名片”，中國(guó)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。軌道交通車輛提速必然要求軌道交通裝備的輕量化，除了改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高設(shè)計(jì)效率之外就是采用更輕質(zhì)高強(qiáng)的材料，纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料因其較高的比強(qiáng)度和比模量成為首選。但是由于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的各向異性特征，在設(shè)計(jì)過程中有別于之前的各向同性的金屬材料，且復(fù)合材料的特殊性質(zhì)與金屬材料不同，在進(jìn)行功能性設(shè)計(jì)時(shí)仍有許多要注意的事項(xiàng)。

2 軌道交通車輛復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題

2.1 尺寸限界限制

在軌道交通車輛設(shè)計(jì)步驟中，首先要按照中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“國(guó)鐵”）的技術(shù)要求規(guī)格書進(jìn)行設(shè)計(jì)，限制尺寸限界，對(duì)于一些非關(guān)鍵性尺寸限制較多，使得原有結(jié)構(gòu)在使用復(fù)合材料替代時(shí)，在設(shè)計(jì)上沒有充足的發(fā)揮空間。

2.2 運(yùn)營(yíng)方的固定要求限制

國(guó)鐵在招標(biāo)之前會(huì)有對(duì)于車輛的外形及功能要求限制，包括車內(nèi)設(shè)備的安裝、總體積、選用材料等，因?yàn)閷?duì)于新材料的應(yīng)用案例較少，且復(fù)合材料與原有金屬的本質(zhì)屬性不同，要求應(yīng)區(qū)別于原金屬材料，因此受到較多的設(shè)計(jì)限制。

2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不充足

對(duì)于軌道交通復(fù)合材料的應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅需要車輛結(jié)構(gòu)樣件的大量測(cè)試數(shù)據(jù)也需要大量材料基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐，在材料選擇之初，足夠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是復(fù)合材料設(shè)計(jì)值和許用值選用的基礎(chǔ)。目前，復(fù)合材料數(shù)據(jù)庫(kù)大部分仍沿用美國(guó)CMH17協(xié)調(diào)委員會(huì)編著的《復(fù)合材料手冊(cè)》，隨著材料技術(shù)的進(jìn)步和成型工藝手段的不斷發(fā)展，原有的復(fù)合材料手冊(cè)的數(shù)據(jù)已經(jīng)不足以支撐現(xiàn)有的設(shè)計(jì)，亟需從國(guó)家或者行業(yè)層面發(fā)起建立復(fù)合材料的數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.4 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則不確定

復(fù)合材料的設(shè)計(jì)過程，不同的行業(yè)采用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則不同，如風(fēng)電行業(yè)和航空航天行業(yè)研究多年自有一套自己的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。對(duì)于軌道交通而言，性質(zhì)介于二者之間，又區(qū)別與二者，不能完全借用?；A(chǔ)力學(xué)問題沒有明確的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的支撐，需要綜合軌道交通自身的特點(diǎn)，摸索出適合本行業(yè)的結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，建立復(fù)合材料設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)限制

軌道交通車輛的設(shè)計(jì)人員多為金屬材料設(shè)計(jì)領(lǐng)域出身，對(duì)于復(fù)合材料這種全新的物理屬性材料接觸時(shí)間不長(zhǎng)，缺乏復(fù)合材料設(shè)計(jì)知識(shí)，受限于以往的案例經(jīng)驗(yàn)。他們不能夠充分發(fā)揮復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于特定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)只是采用簡(jiǎn)單的材料替代方法；對(duì)車輛的結(jié)構(gòu)并沒有進(jìn)行合理優(yōu)化；選材過程沒有可有效參考的準(zhǔn)則或標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于成型工藝手段沒有充分的認(rèn)識(shí)，造成過度設(shè)計(jì)，采取了較高的安全系數(shù)，達(dá)不到有效減重的目標(biāo)，不能發(fā)揮復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)。

針對(duì)以上在軌道交通車輛結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵性問題，我們非常有必要根據(jù)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)規(guī)范及準(zhǔn)則，摸索總結(jié)出適合我國(guó)軌道交通結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料設(shè)計(jì)的研發(fā)流程規(guī)范、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及驗(yàn)證評(píng)價(jià)規(guī)范等一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，指導(dǎo)后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)及應(yīng)用。

3 軌道交通車輛復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

以碳纖維復(fù)合材料制備軌道交通復(fù)合材料設(shè)備艙（高速列車）為例，在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，由于復(fù)合材料設(shè)備艙結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)不夠成熟，正向開發(fā)難度較高，體現(xiàn)在多個(gè)方面：材料選擇、材料測(cè)試、成型工藝、鋪層設(shè)計(jì)、連接設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）建模和分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造數(shù)據(jù)集、制造質(zhì)量檢驗(yàn)及控制、試驗(yàn)驗(yàn)證及檢測(cè)維修等多個(gè)方面，需要大量的工程經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)的復(fù)合材料設(shè)計(jì)工具及材料數(shù)據(jù)庫(kù)，才能最大限度的發(fā)揮碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)。

由于復(fù)合材料的固有屬性與金屬材料有較大差異，復(fù)合材料設(shè)備艙的零部件設(shè)計(jì)技術(shù)不能直接套用傳統(tǒng)金屬產(chǎn)品的設(shè)計(jì)技術(shù)，需要綜合考慮復(fù)合材料的特性、性能要求、工藝可實(shí)現(xiàn)性、可維修性、質(zhì)量及成本等多項(xiàng)因素進(jìn)行全新設(shè)計(jì)。復(fù)合材料設(shè)備艙的設(shè)計(jì)流程主要涉及初步設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)2方面（見圖1）。

圖1主要介紹了初步方案設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)的2個(gè)階段，初步設(shè)計(jì)主要工作為定義選材和工藝，進(jìn)行產(chǎn)品工藝性的相關(guān)設(shè)計(jì)，不斷迭代優(yōu)化分塊和外形，同時(shí)通過拓?fù)鋬?yōu)化方法優(yōu)化結(jié)構(gòu)傳力路徑，從零件構(gòu)型角度實(shí)現(xiàn)減重，直至完成初步模型，滿足外形和剛度、連接與密封性的要求。詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)是鋪層優(yōu)化、工藝審查和產(chǎn)品出圖，期間分析工作所用到的材料參數(shù)和許用值是通過和設(shè)計(jì)過程并行的材料試驗(yàn)及層壓板試驗(yàn)獲得，經(jīng)過多輪次的優(yōu)化最終定義零件尺寸，進(jìn)一步減輕零件質(zhì)量。在詳細(xì)設(shè)計(jì)數(shù)模與鋪層數(shù)據(jù)凍結(jié)以后，要對(duì)零部件進(jìn)行最后一輪的工況驗(yàn)證，確保性能完全滿足要求，最后進(jìn)行產(chǎn)品出圖并交付數(shù)據(jù)。

流程中復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程不同于傳統(tǒng)金屬材料主要體現(xiàn)在以下方面：材料與工藝選擇、仿真方法、產(chǎn)品工藝可實(shí)現(xiàn)性設(shè)計(jì)、鋪層設(shè)計(jì)及迭代分析優(yōu)化、材料本構(gòu)試驗(yàn)、質(zhì)量檢測(cè)、試驗(yàn)驗(yàn)證方法、產(chǎn)品出圖、復(fù)合材料特性相關(guān)考慮。以下分別對(duì)流程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

3.1 材料與工藝選擇

材料和工藝的選擇是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中首先考慮的關(guān)鍵因素，貫穿設(shè)計(jì)始終并對(duì)零件結(jié)構(gòu)功能、性能、重量與成本有著決定性的影響。

不同于金屬材料，碳纖維連續(xù)復(fù)合材料屬于各向異性材料，由纖維和基體2種物理和化學(xué)性質(zhì)不同的材料組分組成，為設(shè)計(jì)提供了更大自由度的同時(shí)增加了零件設(shè)計(jì)和分析的難度。并且材料組分及形式多種多樣，按碳纖維強(qiáng)度級(jí)別分常用的有T300、T700級(jí)碳纖維；按中間材料形式有預(yù)浸料、編織布、織物、多軸向編織布等；按絲束大小分有3K、6K、12K、24K、48K等大小絲束；按典型樹脂類型分有環(huán)氧樹脂、聚氨酯、雙馬樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂等；以上材料成分和材料形式的選擇都需要綜合考慮外觀，使用環(huán)境，性能，成本，工藝等諸多因素（如表1所示）。

碳纖維連續(xù)纖維復(fù)合材料的選擇通常是與工藝選擇同時(shí)進(jìn)行的，例如選擇預(yù)浸料的中間材料形式基本上與熱壓罐成形或模壓成形工藝相對(duì)應(yīng)，采用注射成形工藝（如RTM、VARI工藝）就需要選擇粘度較低的樹脂，常見的幾種碳纖維復(fù)合材料成形工藝及其選擇對(duì)比如表2所示。

3.2 仿真方法

3.2.1 復(fù)合材料的仿真分析

眾所周知，復(fù)合材料性能優(yōu)異，本構(gòu)不同于金屬材料，材料不同的復(fù)合方式直接影響著材料的力學(xué)性能，復(fù)合材料制件的設(shè)計(jì)、仿真和制造過程都與金屬材料有本質(zhì)的差異，3個(gè)過程結(jié)合的都更加緊密。復(fù)合材料的仿真分析需要專業(yè)的軟件才能分析的更加準(zhǔn)確，現(xiàn)在復(fù)合材料分析軟件主要有有限元分析軟件（如MSC的Nastran），復(fù)合材料軟件（digimat、ESA comp），以及鋪層工藝軟件（fibersim/Patran/Laminate modeler），復(fù)合材料工藝仿真軟件（PAM—RTM或ESI—ATE），復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的材料表征、靜強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度以及損傷容限和耐久性分析可采用軟件GENOA等。有限元的數(shù)值模擬是提升復(fù)合材料結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)品質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段。

鋪層復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)仿真流程：

①網(wǎng)絡(luò)模型（網(wǎng)格劃分）。

②材料模型，材料模型的定義過程與金屬不同，首先定義單層板的材料相關(guān)參數(shù)，然后再定義層合板相關(guān)參數(shù)，最后將層合板屬性賦給對(duì)應(yīng)的單元，賦予單元屬性時(shí)需要指定材料方向，如果想使用其它方向作為材料方向，可以實(shí)現(xiàn)定義局部坐標(biāo)系或者直接通過向量的方式進(jìn)行定義。

③邊界條件，輸入結(jié)構(gòu)約束和載荷。

④求解及后處理，設(shè)置好邊界條件后，進(jìn)行靜力分析，仿真后顯示層間失效直屬和單層失效直屬，如果失效指數(shù)小于1不發(fā)生失效，大于1會(huì)發(fā)生失效。

3.3 產(chǎn)品工藝性設(shè)計(jì)

復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)是可以將若干個(gè)零部件組合整體成形，以大幅減少零件和連接緊固件數(shù)量，簡(jiǎn)化連接和裝配，降低復(fù)合材料的制造成本，實(shí)現(xiàn)材料—功能—結(jié)構(gòu)的一體化。鑒于此，復(fù)合材料產(chǎn)品設(shè)計(jì)首先要從復(fù)合材料的特性和成形工藝的可制造性出發(fā)，對(duì)原有金屬零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體化和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)；此外，除三維編織預(yù)制體成形工藝外，無(wú)論選用預(yù)浸料，單向布還是干態(tài)織物，都會(huì)涉及到材料的鋪覆性，并且材料的鋪覆質(zhì)量嚴(yán)重影響制件的外觀和性能。所以，在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行產(chǎn)品的整體化、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)及鋪覆性分析十分必要。

與傳統(tǒng)金屬?zèng)_壓件不同，復(fù)合材料零件外形力求簡(jiǎn)潔光順，這一方面是由于連續(xù)碳纖維復(fù)合材料的工藝限制，另一方面碳纖維樹脂基復(fù)合材料本身剛強(qiáng)度特性好，不需要設(shè)計(jì)局部特征進(jìn)行加強(qiáng)。即使在需要進(jìn)行加強(qiáng)的部位，其加強(qiáng)方式通常是整體固化加強(qiáng)筋的方式，而非通過加強(qiáng)槽、多級(jí)過渡區(qū)的結(jié)構(gòu)特征。此外，應(yīng)盡量避免大曲率的拐折和小半徑圓角。零件外形優(yōu)化典型實(shí)例如圖2所示。

3.4 鋪層設(shè)計(jì)與分析優(yōu)化

3.4.1 鋪層設(shè)計(jì)

航空是碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用較為前沿和成熟的領(lǐng)域，過去的幾十年中以波音、空中客車等民航巨頭投入了大量的資源進(jìn)行了碳纖維復(fù)合材料工程應(yīng)用方面的研究，并取得了豐碩的成果，形成了較為完善的復(fù)合材料體系，這其中就包括了指導(dǎo)碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則，可供汽車碳纖維復(fù)合材料零部件設(shè)計(jì)借鑒。

①主應(yīng)力原則：纖維取向應(yīng)盡量與構(gòu)件的主應(yīng)力方向一致，充分發(fā)揮纖維的承載性能。

②對(duì)稱均衡鋪層設(shè)計(jì)原則：對(duì)稱均衡層合板可以避免各種耦合作用引起固化后的翹曲變形。

③鋪層定向原則：一般多采用0°、90°和±45°等鋪層方向，盡量減少鋪層方向以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和施工量，且任一鋪層的最小比例≥10%。

④鋪設(shè)順序原則：同意鋪層角的鋪層盡量均勻分布，一般不超過4層，以防分層、開裂等破壞。

⑤連接區(qū)設(shè)計(jì)原則：與釘載方向成±45°的鋪層比例≥40%，與釘載方向一致的鋪層比例>25%，以保證有足夠的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度。

⑥變厚度設(shè)計(jì)原則：在結(jié)構(gòu)變厚度區(qū)，采用遞減鋪層避免應(yīng)力集中，臺(tái)階高度不超過寬度的1/10，外表面采用連續(xù)鋪層防止發(fā)生剝離破壞。

⑦對(duì)剛度要求較高的大型構(gòu)件，通?？刹捎脢A芯復(fù)合材料三明治結(jié)構(gòu)提高結(jié)構(gòu)剛度。

3.4.2 性能分析與鋪層優(yōu)化

有了零件模型與鋪層表，即可建立零部件的有限元模型，同時(shí)輸入材料參數(shù)與各種工況的邊界條件對(duì)零部件進(jìn)行性能分析。由于復(fù)合材料材料參數(shù)繁多，失效形式多樣，導(dǎo)致分析工作比相應(yīng)金屬零部件要復(fù)雜得多。

由于目前沒有成熟的針對(duì)碳纖維復(fù)合材料零部件的性能要求規(guī)范，因此性能指標(biāo)可使用現(xiàn)行法規(guī)要求或其他企業(yè)規(guī)范及要求，對(duì)不適用項(xiàng)進(jìn)行篩選和處理，引入復(fù)合材料應(yīng)變和單層破壞設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。如有需要，可以通過對(duì)原始金屬方案進(jìn)行分析得到性能指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出性能不低于原金屬方案的碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品。

鋪層優(yōu)化主要有自由尺寸優(yōu)化和尺寸優(yōu)化2個(gè)步驟，主要內(nèi)容是輸入工況來優(yōu)化零件厚度和鋪層次序，進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)重量。自由尺寸優(yōu)化可以優(yōu)化鋪層的厚度分布，并且得到建議的材料裁剪形狀；尺寸優(yōu)化可以優(yōu)化鋪層角度比例。

3.5 材料與許用值試驗(yàn)

結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化過程通常需要材料參數(shù)和設(shè)計(jì)許用值的輸入，這些輸入需要通過相應(yīng)的試驗(yàn)獲得。由于碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)特性與環(huán)境溫度和濕度有關(guān)，再加上其原材料和工藝過程均存在一定的分散性，因此在試驗(yàn)前要根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境要求和試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)要求對(duì)試驗(yàn)件的試驗(yàn)類型、批次、數(shù)量等進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃。

通常通過物理性能試驗(yàn)所得到的材料物理參數(shù)有樹脂和纖維含量、樹脂流動(dòng)性、凝膠時(shí)間、纖維面積重量、空隙含量、固化后厚度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和密度。

基本材料性能試驗(yàn)需要進(jìn)行單向?qū)雍习謇?、壓縮試驗(yàn)和剪切試驗(yàn)。設(shè)計(jì)許用值試驗(yàn)所需的試驗(yàn)項(xiàng)目有層壓板開孔拉/壓強(qiáng)度試驗(yàn)、層壓板填孔拉伸及層壓板剪切強(qiáng)度試驗(yàn)、壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)、層壓板沖擊后壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)和機(jī)械連接擠壓強(qiáng)度試驗(yàn)等。

同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中還可以規(guī)劃一些典型鋪層結(jié)構(gòu)件試驗(yàn)，通過與虛擬分析結(jié)果對(duì)標(biāo)，修正分析參數(shù)，提高分析的精確度。也可以規(guī)劃一些特殊試驗(yàn)如膠接強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)、材料抗老化試驗(yàn)和油漆附著試驗(yàn)等。

3.6 產(chǎn)品出圖

復(fù)合材料產(chǎn)品數(shù)模和圖紙數(shù)據(jù)與金屬最大的差別是增加鋪層信息的數(shù)據(jù)。鋪層信息數(shù)據(jù)包括材料鋪層表、鋪層邊界、鋪層原點(diǎn)和鋪層展開圖，為制造提供工藝參考。此外，還需針對(duì)碳纖維產(chǎn)品提出關(guān)于鋪層方向、鋪層厚度、轉(zhuǎn)角半徑、孔壁粗糙度以及其他尺寸公差等工程技術(shù)要求。

3.7 制造質(zhì)量檢驗(yàn)和控制

由于先進(jìn)復(fù)合材料在成型過程沒有完全的自動(dòng)化，過程中有許多影響因素影響制件的成型質(zhì)量，工藝過程參數(shù)控制還不能達(dá)到要求。因此在制造過程中要求連續(xù)的工藝控制和工藝監(jiān)測(cè)，保證制件的性能穩(wěn)定性。同時(shí)，確定和了解缺陷的類型對(duì)制件的影響程度，采用常見的無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)制件進(jìn)行檢驗(yàn)以達(dá)到對(duì)質(zhì)量的控制，并且在研制過程中，對(duì)復(fù)雜部件進(jìn)行必要的破壞和拆卸監(jiān)測(cè)是必須的。

4 結(jié)語(yǔ)

軌道交通車輛復(fù)合材料部件的開發(fā)，需要同時(shí)了解材料特性，了解部件的使用條件，需要了解復(fù)合材料的設(shè)計(jì)，還要了解制造工藝，除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需要對(duì)新開發(fā)的部件進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，以滿足最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。這種依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過不斷試錯(cuò)來反復(fù)開發(fā)的流程，造成了開發(fā)流程長(zhǎng)、成本高的缺點(diǎn)。而軌道交通復(fù)合材料制件的替代研發(fā)屬于起步階段，各項(xiàng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及評(píng)價(jià)準(zhǔn)則亟待建立，需要進(jìn)行大量的研發(fā)及測(cè)試工作。應(yīng)在總結(jié)已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合軌道交通裝備自身的特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和創(chuàng)新，建立軌道交通裝備復(fù)合材料的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和結(jié)構(gòu)、材料、仿真、工藝、檢測(cè)驗(yàn)證一體化的設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)，以用于指導(dǎo)后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)，提高開發(fā)效率。