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碳纖維復(fù)合材料在列車(chē)設(shè)備艙中的應(yīng)用

　　世界經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的繁華跟城鎮(zhèn)化水平的進(jìn)步推動(dòng)了軌道交通的發(fā)展。碳纖維復(fù)合材料經(jīng)過(guò)一系列熱處理轉(zhuǎn)化而成，含碳量高于90%的無(wú)機(jī)高性能纖維，是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。在尋求速度的同時(shí)，對(duì)列車(chē)的節(jié)能性、環(huán)保性、舒服性、便利性的請(qǐng)求也在一直晉升。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)資料顯得也來(lái)越力不從心，例如鋁合金車(chē)體存在應(yīng)力腐化、焊接請(qǐng)求高等問(wèn)題，不銹鋼車(chē)體存在焊接變形、局部屈曲的問(wèn)題。利用碳纖維復(fù)合資料取代的話，這些問(wèn)題能得到很好的解決。

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CFRP在設(shè)備艙中的利用，最重要的是其結(jié)構(gòu)的整體化。結(jié)構(gòu)整體化既是一種設(shè)計(jì)思路也是一種制造思路，為了在工程上實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)，應(yīng)在產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)程中強(qiáng)化資料-設(shè)計(jì)-制造一體化的思維，分階段引入積木式設(shè)計(jì)流程，形成高速列車(chē)復(fù)合資料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。在復(fù)合資料應(yīng)用的積木式設(shè)計(jì)流程中，充分考慮高速列車(chē)強(qiáng)度請(qǐng)求高，疲勞強(qiáng)度大、耐碰撞、耐沖擊、耐風(fēng)沙磨損、耐大溫差、大濕度變更、減振隔音后果高、隔熱性好、電磁輻射機(jī)能精良等各種因素。將頂層指標(biāo)分解到相應(yīng)零部件。
設(shè)備艙中利用CFRP結(jié)構(gòu)件的為彎梁、橫梁、裙板、底板跟端板。碳纖維管采用碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸入苯乙稀基聚脂樹(shù)脂經(jīng)加熱固化拉擠（纏撓）而成。在制過(guò)程中，可以通過(guò)不同的模具生產(chǎn)出各種型材，如：不同規(guī)格的碳纖維圓管，不同規(guī)格的方管，不同規(guī)格的片材，以及其它型材：在制作過(guò)程中也可以包3K進(jìn)行表面包裝美化等等。碳纖維型材在之前還有一種說(shuō)法是，碳纖維制品與同等質(zhì)量的金屬材料相比，碳纖維的強(qiáng)度等于金屬?gòu)?qiáng)度的12陪。彎梁是設(shè)備艙的主承載結(jié)構(gòu)件，屬于箱型梁結(jié)構(gòu)，斷面為矩形。采取CFRP預(yù)浸料交叉鋪覆設(shè)計(jì)，用熱袋壓成型工藝制造，得到的樣品成品率較高，制造本錢(qián)降落；橫梁是設(shè)備艙的主承載結(jié)構(gòu)件，為工字梁結(jié)構(gòu)，選用T300級(jí)CFRP，重要組裝方法為膠接跟鉚接，采取真空導(dǎo)入技巧成型；裙板采取弧形蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)，外層抗衡礫石沖擊機(jī)能請(qǐng)求較高。底板跟裙板類似，同利用模壓工藝。端板則采取帶加強(qiáng)筋的平面結(jié)構(gòu)，內(nèi)部利用單向布鋪層，進(jìn)步橫縱向機(jī)能。

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當(dāng)前中國(guó)處在軌道交通建設(shè)的繁華時(shí)代，高速列車(chē)經(jīng)營(yíng)里程與列車(chē)保有量均占世界份額50%以上，加大碳纖維復(fù)合資料的利用，對(duì)軌道交通發(fā)展有重要意思。