本書(shū)系統(tǒng)闡述了軌道車(chē)輛輕量化的設(shè)計(jì)方法、核心技術(shù)與實(shí)現(xiàn)路徑,分析了軌道車(chē)輛輕量化的一般性解釋?zhuān)饰隽溯p量化與整車(chē)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、動(dòng)力學(xué)、安全性、可靠性、減振降噪等性能的關(guān)系,重點(diǎn)論述了輕質(zhì)車(chē)體及轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)流程和輕質(zhì)金屬(鋁合金/鎂合金)、輕質(zhì)夾層結(jié)構(gòu)、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、橡膠等高分子材料的輕量化以及鼓形車(chē)體、無(wú)搖枕轉(zhuǎn)向架、空心車(chē)軸等結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)和連接工藝,歸納了輕量化優(yōu)化方法,結(jié)合Isight、響應(yīng)面、粒子群算法等展示了基于CAE仿真優(yōu)化的具體案例,最后總結(jié)并展望了軌道車(chē)輛先進(jìn)材料與結(jié)構(gòu)輕量化前沿技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向。
本書(shū)可供軌道交通、汽車(chē)、航空航天、機(jī)械、材料領(lǐng)域的高年級(jí)本科生、研究生、教師及相關(guān)從業(yè)人員參考學(xué)習(xí)。
1 緒論
1.1 軌道車(chē)輛輕量化問(wèn)題的提出
1.1.1 節(jié)能減排是機(jī)車(chē)車(chē)輛工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)
1.1.2 軌道車(chē)輛輕量化的一般性解釋
1.2 軌道交通產(chǎn)業(yè)呼喚輕量化技術(shù)
1.2.1 對(duì)接國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略需求的需要
1.2.2 促推產(chǎn)品升級(jí)換代的需要
1.2.3 適應(yīng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的需要
1.3 軌道車(chē)輛輕量化設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)
1.3.1 先進(jìn)成型與制造技術(shù)的挑戰(zhàn)
1.3.2 車(chē)輛結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)
1.3.3 復(fù)雜服役環(huán)境綜合適應(yīng)性的挑戰(zhàn)
1.3.4 多材料綜合應(yīng)用的挑戰(zhàn)
1.3.5 經(jīng)濟(jì)成本與產(chǎn)業(yè)門(mén)檻多重約束帶來(lái)的挑戰(zhàn)
1.3.6 全產(chǎn)業(yè)鏈資源協(xié)同的挑戰(zhàn)
1.4 輕量化的實(shí)現(xiàn)路徑
1.4.1 總體思路
1.4.2 材料輕量化
1.4.3 結(jié)構(gòu)輕量化
1.4.4 工藝輕量化
2 軌道車(chē)輛輕量化與整車(chē)性能的關(guān)系
2.1 軌道車(chē)輛輕量化的約束要素
2.1.1 能耗方面的約束
2.1.2 強(qiáng)度及動(dòng)力學(xué)方面的約束
2.1.3 其他產(chǎn)業(yè)方面的約束
2.2 軌道車(chē)輛的開(kāi)發(fā)流程與輕量化
2.2.1 車(chē)輛鋼結(jié)構(gòu)
2.2.2 車(chē)輛鋼結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)流程與輕量化
2.2.3 轉(zhuǎn)向架的開(kāi)發(fā)流程與輕量化
2.3 整車(chē)開(kāi)發(fā)性能與輕量化關(guān)聯(lián)性
2.3.1 輕量化與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度
2.3.2 輕量化與可靠性
2.3.3 輕量化與減振降噪
2.3.4 輕量化與耐撞性
2.3.5 輕量化與全生命周期評(píng)估
3 輕質(zhì)金屬車(chē)體結(jié)構(gòu)與輕量化
3.1 軌道車(chē)輛用鋁合金及應(yīng)用
3.1.1 總體情況
3.1.2 鋁合金的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
3.1.3 車(chē)輛用變形鋁合金
3.1.4 車(chē)輛用鑄造鋁合金
3.1.5 鋁合金車(chē)體典型結(jié)構(gòu)及特征分析
3.2 軌道車(chē)輛用鋁合金關(guān)鍵技術(shù)
3.2.1 鋁合金材料的強(qiáng)化與生產(chǎn)
3.2.2 鋁合金車(chē)體的焊接技術(shù)
3.2.3 鋁合金車(chē)體綜合技術(shù)
3.2.4 鋁合金在車(chē)輛骨架梁上的應(yīng)用
3.2.5 鋁合金在鐵路貨車(chē)上的應(yīng)用
3.3 鎂合金及其在核心部件上的應(yīng)用
3.3.1 鎂合金的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
3.3.2 鎂合金的結(jié)構(gòu)形式
3.3.3 鎂合金在軌道車(chē)輛上的應(yīng)用
4 輕質(zhì)夾層車(chē)體結(jié)構(gòu)與輕量化
4.1 夾層結(jié)構(gòu)典型特征
4.1.1 夾層結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)
4.1.2 夾層結(jié)構(gòu)的分類(lèi)
4.1.3 夾層結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)
4.2 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)及其在軌道車(chē)輛應(yīng)用
4.2.1 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性
4.2.2 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在車(chē)體側(cè)墻應(yīng)用
4.2.3 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在車(chē)體地板的應(yīng)用
4.2.4 蜂窩結(jié)構(gòu)在車(chē)端吸能裝置上的拓展應(yīng)用
4.3 泡沫夾層結(jié)構(gòu)及其在軌道車(chē)輛應(yīng)用
4.3.1 泡沫夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性
4.3.2 泡沫夾層結(jié)構(gòu)在列車(chē)車(chē)體的應(yīng)用
4.3.3 泡沫夾層結(jié)構(gòu)在地板的應(yīng)用
5 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與輕量化
5.1 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及應(yīng)用概況
5.1.1 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的特點(diǎn)
5.1.2 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的分類(lèi)
5.1.3 各型纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的特色
5.1.4 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在軌道車(chē)輛應(yīng)用概況
5.2 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能與成型工藝
5.2.1 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能
5.2.2 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造工藝
5.3 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在車(chē)體結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用
5.3.1 在高速列車(chē)上的應(yīng)用
5.3.2 在地鐵列車(chē)上的應(yīng)用
5.3.3 在高速磁浮列車(chē)上的應(yīng)用
5.3.4 在鐵路貨車(chē)上的應(yīng)用
5.4 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用
5.5 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在車(chē)輛內(nèi)飾件上的應(yīng)用
5.6 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在軌道車(chē)輛中的其他應(yīng)用
6 軌道車(chē)輛用高分子材料與輕量化
6.1 軌道車(chē)輛用高分子材料概況
6.2 軌道車(chē)輛用橡膠材料及其輕量化
6.2.1 橡膠的特點(diǎn)與分類(lèi)
6.2.2 橡膠材料的常用性能及特征
6.2.3 軌道車(chē)輛橡膠構(gòu)件的輕量化應(yīng)用
6.3 軌道車(chē)輛用高強(qiáng)度塑料及其輕量化
6.3.1 塑料的特點(diǎn)、分類(lèi)與性能
6.3.2 軌道車(chē)輛高強(qiáng)度塑料的常用力學(xué)性能
6.3.3 軌道車(chē)輛用高強(qiáng)度塑料及其輕量化應(yīng)用
7 軌道車(chē)輛的結(jié)構(gòu)輕量化及連接工藝
7.1 結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
7.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的力學(xué)基礎(chǔ)
7.1.2 結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)的強(qiáng)化路線
7.2 典型車(chē)體結(jié)構(gòu)優(yōu)化
7.2.1 總體原則
7.2.2 高速列車(chē)車(chē)體結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)例
7.2.3 不銹鋼車(chē)體結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)例
7.2.4 車(chē)體焊接結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)例
7.3 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)輕量化
7.3.1 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)輕量化的總體情況
7.3.2 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)輕量化
7.3.3 副構(gòu)架式轉(zhuǎn)向架輕量化
7.3.4 貨車(chē)轉(zhuǎn)向架減重實(shí)例
7.4 輕質(zhì)車(chē)輛結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)
7.4.1 結(jié)構(gòu)連接技術(shù)的總體情況
7.4.2 輕合金鉚接技術(shù)
7.4.3 其他高強(qiáng)度粘接技術(shù)與輕量化
7.4.4 復(fù)合材料連接技術(shù)
8 輕量化數(shù)值優(yōu)化方法及CAE仿真
8.1 軌道車(chē)輛結(jié)構(gòu)輕量化與CAE分析
8.1.1 車(chē)輛結(jié)構(gòu)輕量化與cAE方法
8.1.2 車(chē)輛輕量化CAE優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容
8.1.3 車(chē)輛輕量化CAE優(yōu)化設(shè)計(jì)的流程
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