温湿度致编织碳纤维复合材料车体结构性能劣化及机理研究

作者：金炜; 张颖川; 阳光武^*; 陈劲松; 王明猛; 李戈辉

来源：中南大学学报(自然科学版), 2022, 53(05): 1582-1591.

• 编织碳纤维复合材料
• 环境试验
• 力学性能
• 磁浮
• 车体
• 结构强度

为确定温湿度对碳纤维复合材料车体结构强度性能的影响机制，以HF10/EM119平纹编织碳纤维预浸料为原材料，制备复合材料层合板样件，开展低温干态、常温干态、高温干态和高温湿态4种温湿度环境下的层合板拉伸、压缩和面内剪切实验，得到不同环境条件下的材料力学参数；基于环境叠加验证方法，计算各温湿度环境下，某型号高速磁浮编织碳纤维复合材料车体的模态和静强度，并与标准环境下的仿真结果对比。研究结果表明：在温湿环境下，编织复合材料层合板的拉伸、压缩和剪切性能均有一定程度劣化，极限强度劣化程度显著大于模量劣化程度；低温干态环境(-30℃，相对湿度(55±10)%)和高温湿态环境(80℃，相对湿度(85±5)%)致劣程度尤其明显，将显著削弱车体结构刚度，改变车体结构高阶模态振型，继而引起列车本构强度减损，降低车体承载能力。

• 单位
  中国铁道科学研究院集团有限公司; 牵引动力国家重点实验室; 西南交通大学