高速列车轻量化设计

本书为“高速铁路基础研究与技术创新丛书”之分册。轻量化设计技术是高速列车节能降耗的重要研究方向之一，也是目前交通行业大力支持的新兴技术。本书针对高速列车轻量化设计技术，从高速列车常用轻量化材料、结构形式及连接技术等方面，论述了轻量化材料在高速列车车体、设备及整车中的应用及其关键技术，并对轻量化在高速列车各方面应用进行了展望。本书可供从事高速列车、城市轨道相关领域科研人员、工程设计人员及高校师生参考学习。

绪论
0.1 国外轻量化设计技术应用现状
0.2 国内轻量化设计技术应用现状
第1章 轻量化设计技术理论
1.1 轻量化设计技术重要性
1.1.1 列车提速主要有效途径
1.1.2 高速列车轻量化设计技术主要作用与意义
1.2 轻量化材料相关理论
1.2.1 金属材料结构设计选材
1.2.2 复合材料结构设计选材
第2章 高速列车用轻量化材料
2.1 车体轻量化材料要求及其常用轻量化材料
2.1.1 车体轻量化材料要求
2.1.2 车体常用轻量化材料
2.2 铝合金材料
2.2.1 材料特性
2.2.2 工程应用
2.3 碳纤维复合材料
2.3.1 材料特性
2.3.2 工程应用
2.4 铝蜂窝材料
2.4.1 材料特性
2.4.2 工程应用
2.5 泡沫铝复合材料
2.5.1 材料特性
2.5.2 工程应用
2.6 轻芯钢
2.6.1 材料特性
2.6.2 工程应用
2.7 其他材料
2.7.1 聚碳酸酯（PC）材料
2.7.2 聚异氰脲酸酯复合板
第3章 高速列车用轻量化材料连接技术
3.1 轻金属连接技术
3.1.1 铝合金
3.1.2 不锈钢
3.1.3 钛合金
3.1.4 镁合金
3.2 复合材料连接技术
3.2.1 机械连接技术
3.2.2 胶接连接技术
3.2.3 新型连接技术
第4章 高速列车复合材料结构优化设计
4.1 高速列车复合材料结构设计方法
4.1.1 复合材料结构形式
4.1.2 铺层设计和组件化整体化设计
4.1.3 复合材料结构设计原则
4.1.4 设计选材
4.1.5 其他考虑项点
4.2 高速列车复合材料部件设计
4.2.1 材料库
4.2.2 铺层库
4.2.3 元件库
4.2.4 构件库
4.3 碳纤维复合材料仿真分析流程
4.3.1 有限元建模
4.3.2 计算分析
4.4 高速列车车体仿真分析实例
4.4.1 复合材料车体仿真分析实例
4.4.2 紧固件校核实例
4.4.3 胶接强度校核实例
4.5 结构优化设计与变形控制
4.5.1 复合材料连接结构设计
4.5.2 成形工艺与整体设计方案
第5章 车体轻量化结构设计技术及实例
5.1 基于车体断面拓扑优化的车体轻量化设计
5.1.1 优化方法
5.1.2 优化结果
5.2 基于车体型材尺寸优化的车体轻量化设计
5.2.1 车体型材尺寸优化
5.2.2 车体侧墙型材尺寸优化
5.3 基于降噪、隔热等多目标优化的车体轻量化设计
5.3.1 地板型材轻量化声学优化设计
5.3.2 侧墙型材轻量化声学优化设计
5.3.3 受电弓平顶型材轻量化声学优化设计
5.3.4 顶板型材轻量化声学优化设计
第6章 设备轻量化设计技术及实例
6.1 高速列车设备舱轻量化设计
6.1.1 部件设计
6.1.2 静强度及模态分析
6.2 基于焊接铝蜂窝材料的设备舱研制
6.2.1 裙板及底板组成
6.2.2 试制工艺过程
6.2.3 产品的试验、验证
6.2.4 减重效果分析
6.3 制动设备吊架轻量化设计
6.4 转向架关键部件轻量化设计
6.4.1 构架
6.4.2 枕梁
第7章 高速列车轻量化设计技术及实例
7.1 某型卧铺动车组轻量化设计
7.1.1 减重方案
7.1.2 减重节能评估
7.2 新型高速列车轻量化设计
7.2.1 减重方案
7.2.2 减重节能评估
第8章 总结与展望
8.1 总结
8.2 展望
8.2.1 新材料应用
8.2.2 新结构应用