【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维复合材料地铁司机室头罩铺层设计方法
本专利技术涉及轨道交通设备轻量化设计
，尤其是涉及一种碳纤维复合材料地铁司机室头罩铺层设计方法。
技术介绍
随着我国轨道交通行业的快速发展，以及节能降耗和环境友好等新型发展理念的提出，车辆结构的轻量化已成为现代车辆设计与制造关注的热点。碳纤维复合材料因具有质量轻、强度高、耐腐蚀，以及良好的可设计性、加工、改型等特点被广泛用于制造列车结构件，是目前实现车体轻量化的重要手段。现有的地铁司机室头罩多采用玻璃钢或金属材质，采用碳纤维复合材料夹芯结构设计司机室头罩，在保证强度刚度要求下，可以有效地达到减重效果。在现有的碳纤维复合材料结构设计中，多采用等厚铺层结构，这样设计得到的结构未按需分布材料，造成材料强度的冗余，没能充分发挥碳纤维复合材料的轻量化潜能。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种快速有效、实现理想轻量化的碳纤维复合材料地铁司机室头罩铺层设计方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种碳纤维复合材料地铁司机室头罩铺层设计方法，该方法包括以下步骤：S1：有限元建模，将地...
【技术保护点】
1.一种碳纤维复合材料地铁司机室头罩铺层设计方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：1)将地铁司机室头罩设为中间采用泡沫芯材、内外表面采用碳纤维复合材料的泡沫夹芯结构，并对内外表面进行铺层设计；2)在司机室头罩四周边缘施加横向、纵向和垂向的平动约束；3)根据平动约束适当优化铺层设计。
【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料地铁司机室头罩铺层设计方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：1)将地铁司机室头罩设为中间采用泡沫芯材、内外表面采用碳纤维复合材料的泡沫夹芯结构，并对内外表面进行铺层设计；2)在司机室头罩四周边缘施加横向、纵向和垂向的平动约束；3)根据平动约束适当优化铺层设计。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料地铁司机室头罩铺层设计方法，其特征在于，所述的泡沫芯材采用实体单元建模，所述的碳纤维复合材料采用壳单元建模。3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料地铁司机室头罩铺层设计方法，其特征在于，所述的优化铺层设计包括铺层形状优化、铺层形状调整、铺层厚度优化、铺层次序优化及整体覆盖。4.根据权利要求3所述的一种碳纤维复合材料地铁司机室头罩铺层设计方法，其特征在于，所述的铺层形状优化具体包括以下步骤：1)根据司机室头罩内外表面的尺寸布局，考虑铺层方向，获取每个角度铺层的材料总体裁剪分布；2)将每个单元各方向铺层的厚度作为设计变量，将结构总柔度最小作为目标函数，该目标函数的约束条件为：式中，Z为约束的个数，N为所有单元单层的总数目，M为模型单元的数目，xik、gj(x)和分别为k个单元第i个单层的厚度、第j个约束下的响应函数和响应极限值；3)设置头罩结构在气动风压载荷下的强度和刚度约束，同时结合屈曲分析保证最小的屈曲因子满足结构稳定性要求，并通过控制单层的最大厚度以及单元总厚度实现一定的工艺性约束。5.根据权利要求3所述的一种碳纤维复合材料地铁司机室头罩铺层设计方法，其特征在于，所述的铺层形状调...
【专利技术属性】
技术研发人员：王文斌，冀温源，赵红伟，田洪雷，户迎灿，杜健，
申请(专利权)人：同济大学，中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31
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