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摘要
复合材料夹芯结构在轨道车辆轻量化设计中应用广泛，传统单一铝蜂窝芯体的复合材料夹芯结构抗冲击性能较差，难以满足运用需求。在传统碳纤维/铝蜂窝夹芯结构的芯体中引入网格形格栅，形成碳纤维/格栅增强蜂窝夹芯结构，在格栅交点处、单肋板中心处和格栅中心处3种典型位置对其分别进行落锤冲击试验与冲击后压缩试验。并将碳纤维/格栅增强蜂窝夹芯结构应用于车体顶棚结构，在落石冲击工况下建立了3种不同材料的车体顶棚仿真模型，分析其比峰值载荷和比刚度等力学性能。结果表明：碳纤维/格栅增强蜂窝夹芯结构相较于传统碳纤维/铝蜂窝夹芯结构，其抗冲击性能更强，冲击后压缩强度高出约34%，压缩刚度高出约52%；位于格栅交点处与单肋板中心处的接触力峰值、分层临界载荷与凹坑深度显著优于格栅中心处；与碳纤维/铝蜂窝车体顶棚相比，碳纤维/格栅增强蜂窝车体顶棚在落石冲击下的变形量减小了71.73%，比峰值载荷与比刚度分别提高了133.33%、146.72%。碳纤维/格栅增强蜂窝夹芯结构兼具轻量化与性能强的优点，适合作为大型承载结构，可以为高速列车车体结构设计提供参考。
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