先进复合材料在轨道交通领域的应用.docx

先进复合材料在轨道交通领域的应用
 
 
童喆益 施静 赵鑫
摘  要：先进复合材料具备比强度高、比模量高的特点，是产品实现轻量化的一种非常重要的途径;同时，复合材料可以通过采用不同的组合方式，实现不同的功能特性，亦可实现结 
 
先进复合材料在轨道交通领域的应用
 
 
童喆益 施静 赵鑫
摘  要：先进复合材料具备比强度高、比模量高的特点，是产品实现轻量化的一种非常重要的途径;同时，复合材料可以通过采用不同的组合方式，实现不同的功能特性，亦可实现结构-功能一体化，是轨道交通领域新材料发展方向的重要组成部分。
关键词：碳纤维;复合材料;轨道交通
： 文献标志码：A         ：2095-2945（2019）17-0166-02
Abstract： Advanced composite materials have the characteristics of high specific strength and high specific modulus， which is a very important way to lighten the weight of products. At the same time， composite materials can achieve different functional properties by using different combination methods. It can also realize the integration of structure and function， which is an important part of the development direction of new materials in the field of rail transit.
Keywords： carbon fiber; composite materials; rail transit
随着时代的发展，材料加工工艺和使用环境也在不断发生变化，复合材料本身从最早的草和泥的结合逐步发展到钢筋混凝土的结合，并在20世纪70年代正式迈入先进复合材料时代，碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强树脂基复合材料（GFRP）逐渐被人们熟知。
1 纤维增强复合材料的特点
比强度、比模量高
碳纤维/玻璃纤维复合材料具有比传统金属材料更高的比强度和比模量，如表1所示。
碳纤维/玻璃纤维复合材料可以有效减少车体自身重量，减少摩擦损耗，降低能耗;或者，在车体总重不变的情况下，提高有效载荷，提升运能。
可设计性强
（1）复合材料本身就是一个结构
复合材料本身就是一个结构，不同的纤维选材，不同的纤维铺设方向，可以造就完全不同的层合结构。绝大多数的树脂基复合材料构件，都是基于模具而成的，模具的不同形态导致复合材料制件的千变万化（如图1）。
（2）准各向异性
与常规金属材料不同，连续纤维增强复合材料具有准各项异性性能。连续纤维母线方向上的力学性能明显高于纤维法线方向性能，在与基体材料复合后，复合材料同样可以具备此特殊性，使复合材料构件能够满足更为复杂的工况载荷。常规的
T700级碳纤维与环氧