科创中国

新材料产业

该技术针对轨道交通车体结构低成本轻量化、低噪音、低能耗等结构与功能需求，基于重量-成本-能耗分析，开展复合材料轻质结构高承载与功能一体化的新架构结构设计技术研究，探索运营载荷环境下车体结构材料的最优空间拓扑，实现车体结构轻量化重构；基于材料的空间拓扑与复合材料特性进行正向设计，依据结构承载载荷特性，开展复合材料空间各向异性配置及构型研究，形成车体结构的轻量化新架构模块化设计。同时对于新的复合材料结构的轨道交通车辆，现有基于金属材料的验证标准无法保证铁路车辆的运行安全，不能直接用来进行结构强度的设计和验证，因此，面向轨道交通复合材料结构设计、制造与服役需求，开展适合轨道交通复合材料结构多层级试验验证、仿真试验互认技术、损伤评估等技术研究，形成适合轨道交通复合材料结构多层级分析验证技术与程序方法，解决全尺寸试验验证通过性低等工程难题，提升设计迭代与验证效率，保障结构安全可靠服役。该技术成功开发了轨道交通车辆混合材料拓扑轻量化方法、车体工程化轻量化方法与系统及复合材料车体强度验证技术方法，将有望推动复合材料在下一代高速列车及轻量化地铁的产业化应用及验证。

通过自由尺寸优化分析传力路径中材料方向布置的方法，解决了车体结构中材料选型特别是各向异性复合材料和各向同性金属材料的选型布置、构件选型布置及布置缺乏系统科学方法及轻量化概念优化难以工程化的问题，根据各子区域各角度铺层的占比及方向确定构件材料选型、构件布置、构件所需刚度，将合适性能和成本的材料运用到结构合适的位置，最终充分发挥复合材料的各向异性和刚度耦合优势，极大的提高了车体结构轻量化水平，已助于车辆模块化和功能一体化的工程实现。

中车成型科技（青岛）有限公司作为中车碳纤维复合材料核心技术的唯一平台，将整合中车所有复合材料的开发资源、设计能力、科研项目及市场资源，掌握碳纤维复合材料结构设计、仿真分析、成型工艺、试验验证、检修维护、回收利用等核心技术，打造中车复合材料应用技术创新、成果孵化和产业拓展平台，将创新成果进一步转化为生产力，实现技术引领。