[发明专利]一种高速动车三维编织夹芯承重结构、车体及结构件

说明书

本发明公开了一种高速动车三维编织夹芯承重结构、车体及结构件，由内到外依次设置低密度复合材料芯层、二维复合材料叠层结构过渡层和三维编织复合材料整体刚性层；低密度复合材料芯层的外表面分布有方格凹槽，每个方格凹槽的边缘处设置有至少一个固定孔，固定孔贯穿低密度复合材料芯层设置；二维复合材料叠层结构过渡层包括二维纤维织物叠层结构和浸渍在叠层结构上的树脂加固结构，其与低密度复合材料芯层之间通过短切纤维增强树脂层粘结；三维编织复合材料整体刚性层与二维复合材料叠层结构过渡层之间采用树脂层粘结。

技术领域

本发明属于轨道交通车体承重结构技术领域，具体涉及一种高速动车三位编织夹芯承重结构、车体及结构件。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

高速铁路列车成为工业发达国家缓解公路、水运和空中交通拥挤的一个重要途径，包括中国在内的世界众多国家已经把高速列车的发展作为未来列车发展的一个重要目标。当今，高速、安全、舒适成为当今高速铁路技术发展的重点，减轻动车组列车自重、提高动车组速度是铁路工业发展的目标。复合材料在列车上的应用，按照承力特征大致可分为两类：复合材料非主承力件和复合材料主承力件以及辅助构件，而复合材料主承力件主要是指列车车体、司机室和转向架构架等列车的大型承力构件，它是复合材料取代传统材料实现车辆轻量化的关键。主承力件主要指车身、地板和座椅等，辅助件是指洗漱间、厕所和水箱等。在这些构件的复合材料替代应用案例，国外较为广泛。

日本新干线使用的高速客车中，玻璃纤维增强塑料复合材料主要应用在车窗内饰框架、洗漱间、厕所、小便池、水箱、集便箱体、车前头盖板、双层客车两端车顶板、空调风道的天花板以及餐车空调盖板等部位。为了减少受电弓周围的空气动力噪声，在车顶安装的受电弓罩也是采用GFRP材料制造。法国TGV高速列车也大量采用纤维增强塑料制造地板、墙板、门窗框架、座椅和车门等。采用FRP制造这些构件，除了重量轻外，还具有易于设计、减轻维修作业，以及可采用整体成型降低成本等优点。意大利ETR500型高速列车上，所有的内部结构边墙、天花板和行李舱都使用了高比强度复合材料夹层板，欧洲之星列车也使用酚醛蜂窝板作为内部结构件。目前纤维增强复合材料在承载结构件上的应用也越来越多，其技术已经基本接近实际应用。列车司机室、车体和转向架构架等作为列车的大型承力构件，在整车结构重量重占有较大比例，车体部分自重占车辆自重的15％-35％，转向架占车辆自重的25％-35％。从上述国外先进轨道交通车体构件的应用案例来看，复合材料承重结构部件中的复合材料结构是替代金属材质不可或缺的先进材料，但是依旧存在复合材料层间力学性能薄弱的问题，不利于保证结构的整体统一性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种高速动车三维编织夹芯承重结构、车体及构件。

为实现上述发明目的，本发明的一个或多个实施例公开了以下技术方案：

本发明一方面提供了一种高速动车三维编织夹芯承重结构，由内到外依次设置低密度复合材料芯层、二维复合材料叠层结构过渡层和三维编织复合材料整体刚性层；

低密度复合材料芯层的外表面分布有方格凹槽，每个方格凹槽的边缘处设置有至少一个固定孔，固定孔贯穿低密度复合材料芯层设置；

二维复合材料叠层结构过渡层包括二维纤维织物叠层结构和浸渍在叠层结构上的树脂加固结构，其与低密度复合材料芯层之间通过短切纤维增强树脂层粘结；

三维编织复合材料整体刚性层与二维复合材料叠层结构过渡层之间采用树脂层粘结。

本发明第二方面提供了一种车体，由所述三维编织夹芯承重结构制备而成，低密度复合材料芯层位于车体内侧，三维编织复合材料整体刚性层位于车体外侧。