以輕促快!巧用碳纖維助力中國高鐵時速沖至600公里

 何為中國速度?是層層拔高的樓宇,是日新月異的鄉村,也是目前350公里、400公里的標準化動車時速。

 

在這片充滿希望與奇跡的沃土上,中車長春軌道客車股份有限公司(以下簡稱中車長客)也迎來了自己的春天。他們研究的新課題《中國高鐵時速600公里車體結構輕量化材料分析與研究》,得出了突破性的結論。

從350到600 碳纖維變提速“催化劑”

每提升1公里時速,中車長客便要付出百分努力。“為了提升速度,必須采取輕量化設計,但型材大多數為中空薄板結構,控制焊接變形實現車體輕量化面臨著巨大的挑戰。而且車體變輕,還將在很大程度上導致車體結構的強度降低。”中車長客項目團隊中的侯思宇介紹道。

多輪篩選、多維考慮,最終,團隊基于復合材料發明的原理,確定使用高模量碳纖維復合材料作為車體結構的材料。“同等情況下,碳纖維復合材料的質量輕,同時它具有較高的強度和模量,能夠保證車體結構強度、剛度及模態等特性,能較為全面地滿足車體整體的性能要求。”侯思宇興奮地說道。

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從單層到多層 改變物體排列方式釀新果

知其然更要知其所以然。確定了新用材,更要分析其可用性。針對軌道交通車體結構確定系統內、外資源,中車長客依據車體產品設計經驗分析資源的可用性,為解決因果分析得出的材料選用、前端結構設計冗余、前端造型設計不足等問題解決提供資源依托。

“我們采用有限元仿真分析及模型試驗的方式,替代對真實系統進行的試驗,確定各種工況下,前端結構承受的氣動載荷和應力分布情況,基于仿真分析結果,優化前端造型設計并開展模型試驗。”中車長客項目團隊的王然繼續介紹道,“最終,采用碳纖維預浸料多層鋪設成形工藝將物體的排列方式由單層排列調整為多層排列,實現復雜形狀的前端造型優化設計及制造。”

在此過程中,中車長客項目團隊發現技術沖突,并及時運用創新思維化解矛盾,優化生產制造流程,形成標準化操作,建立步驟流程體系、方法流程體和科學的人才評價體系。為企業儲備人才的同時進行成果的轉化和輸出。

“自創新方法大賽引入到高鐵生產一線,讓一線工作者在遇到生產技術問題時可以不在依托于傳統的經驗,而是運用創新工具,從不同的視角考慮問題本身,打破思維定勢,找到更優質的解決方案。”侯思宇微笑地說道。

以創新尋良方,集良方促成下一次的創新飛躍。中車長客將科研創新的思想、操作流程和階段成果小心翼翼地儲備至相關知識管理平臺中,形成行業知識寶庫。“便于其他作業人員在遇到相同或類似問題時的快速查找,縮短研發時間。”侯思宇認真地說道。

以科技創新培育新品“玫瑰”,并贈予“玫瑰”,手有余香。這是中車長客的創新感悟,也是其繼續于高鐵提速賽道上奔跑的不竭動力。