本書系統(tǒng)闡述了軌道車輛輕量化的設計方法、核心技術與實現(xiàn)路徑，分析了軌道車輛輕量化的一般性解釋，剖析了輕量化與整車結構強度、動力學、安全性、可靠性、減振降噪等性能的關系，重點論述了輕質車體及轉向架的設計流程和輕質金屬（鋁合金／鎂合金）、輕質夾層結構、纖維增強復合材料、橡膠等高分子材料的輕量化以及鼓形車體、無搖枕轉向架、空心車軸等結構輕量化技術和連接工藝，歸納了輕量化優(yōu)化方法，結合Isight、響應面、粒子群算法等展示了基于CAE仿真優(yōu)化的具體案例，最后總結并展望了軌道車輛先進材料與結構輕量化前沿技術的現(xiàn)狀與發(fā)展方向。
本書可供軌道交通、汽車、航空航天、機械、材料領域的高年級本科生、研究生、教師及相關從業(yè)人員參考學習。
1 緒論
1.1 軌道車輛輕量化問題的提出
1.1.1 節(jié)能減排是機車車輛工業(yè)發(fā)展的必然趨勢
1.1.2 軌道車輛輕量化的一般性解釋
1.2 軌道交通產(chǎn)業(yè)呼喚輕量化技術
1.2.1 對接國家節(jié)能減排戰(zhàn)略需求的需要
1.2.2 促推產(chǎn)品升級換代的需要
1.2.3 適應國際競爭的需要
1.3 軌道車輛輕量化設計面臨的挑戰(zhàn)
1.3.1 先進成型與制造技術的挑戰(zhàn)
1.3.2 車輛結構一體化設計的挑戰(zhàn)
1.3.3 復雜服役環(huán)境綜合適應性的挑戰(zhàn)
1.3.4 多材料綜合應用的挑戰(zhàn)
1.3.5 經(jīng)濟成本與產(chǎn)業(yè)門檻多重約束帶來的挑戰(zhàn)
1.3.6 全產(chǎn)業(yè)鏈資源協(xié)同的挑戰(zhàn)
1.4 輕量化的實現(xiàn)路徑
1.4.1 總體思路
1.4.2 材料輕量化
1.4.3 結構輕量化
1.4.4 工藝輕量化
2 軌道車輛輕量化與整車性能的關系
2.1 軌道車輛輕量化的約束要素
2.1.1 能耗方面的約束
2.1.2 強度及動力學方面的約束
2.1.3 其他產(chǎn)業(yè)方面的約束
2.2 軌道車輛的開發(fā)流程與輕量化
2.2.1 車輛鋼結構
2.2.2 車輛鋼結構的開發(fā)流程與輕量化
2.2.3 轉向架的開發(fā)流程與輕量化
2.3 整車開發(fā)性能與輕量化關聯(lián)性
2.3.1 輕量化與結構強度
2.3.2 輕量化與可靠性
2.3.3 輕量化與減振降噪
2.3.4 輕量化與耐撞性
2.3.5 輕量化與全生命周期評估
3 輕質金屬車體結構與輕量化
3.1 軌道車輛用鋁合金及應用
3.1.1 總體情況
3.1.2 鋁合金的特點及優(yōu)勢
3.1.3 車輛用變形鋁合金
3.1.4 車輛用鑄造鋁合金
3.1.5 鋁合金車體典型結構及特征分析
3.2 軌道車輛用鋁合金關鍵技術
3.2.1 鋁合金材料的強化與生產(chǎn)
3.2.2 鋁合金車體的焊接技術
3.2.3 鋁合金車體綜合技術
3.2.4 鋁合金在車輛骨架梁上的應用
3.2.5 鋁合金在鐵路貨車上的應用
3.3 鎂合金及其在核心部件上的應用
3.3.1 鎂合金的特點及優(yōu)勢
3.3.2 鎂合金的結構形式
3.3.3 鎂合金在軌道車輛上的應用
4 輕質夾層車體結構與輕量化
4.1 夾層結構典型特征
4.1.1 夾層結構的優(yōu)勢
4.1.2 夾層結構的分類
4.1.3 夾層結構的工程設計
4.2 蜂窩夾層結構及其在軌道車輛應用
4.2.1 蜂窩夾層結構的力學特性
4.2.2 蜂窩夾層結構在車體側墻應用
4.2.3 蜂窩夾層結構在車體地板的應用
4.2.4 蜂窩結構在車端吸能裝置上的拓展應用
4.3 泡沫夾層結構及其在軌道車輛應用
4.3.1 泡沫夾層結構的力學特性
4.3.2 泡沫夾層結構在列車車體的應用
4.3.3 泡沫夾層結構在地板的應用
5 纖維增強復合材料結構與輕量化
5.1 纖維增強復合材料及應用概況
5.1.1 纖維增強復合材料的特點
5.1.2 纖維增強復合材料的分類
5.1.3 各型纖維增強復合材料的特色
5.1.4 纖維增強復合材料在軌道車輛應用概況
5.2 纖維增強復合材料力學性能與成型工藝
5.2.1 纖維增強復合材料力學性能
5.2.2 纖維增強復合材料制造工藝
5.3 纖維增強復合材料在車體結構上的應用
5.3.1 在高速列車上的應用
5.3.2 在地鐵列車上的應用
5.3.3 在高速磁浮列車上的應用
5.3.4 在鐵路貨車上的應用
5.4 纖維增強復合材料在轉向架結構上的應用
5.5 纖維增強復合材料在車輛內飾件上的應用
5.6 纖維增強復合材料在軌道車輛中的其他應用
6 軌道車輛用高分子材料與輕量化
6.1 軌道車輛用高分子材料概況
6.2 軌道車輛用橡膠材料及其輕量化
6.2.1 橡膠的特點與分類
6.2.2 橡膠材料的常用性能及特征
6.2.3 軌道車輛橡膠構件的輕量化應用
6.3 軌道車輛用高強度塑料及其輕量化
6.3.1 塑料的特點、分類與性能
6.3.2 軌道車輛高強度塑料的常用力學性能
6.3.3 軌道車輛用高強度塑料及其輕量化應用
7 軌道車輛的結構輕量化及連接工藝
7.1 結構輕量化設計基礎
7.1.1 結構優(yōu)化設計的力學基礎
7.1.2 結構輕量化設計的強化路線
7.2 典型車體結構優(yōu)化
7.2.1 總體原則
7.2.2 高速列車車體結構優(yōu)化實例
7.2.3 不銹鋼車體結構優(yōu)化實例
7.2.4 車體焊接結構優(yōu)化實例
7.3 轉向架結構輕量化
7.3.1 轉向架結構輕量化的總體情況
7.3.2 轉向架結構輕量化
7.3.3 副構架式轉向架輕量化
7.3.4 貨車轉向架減重實例
7.4 輕質車輛結構的連接技術
7.4.1 結構連接技術的總體情況
7.4.2 輕合金鉚接技術
7.4.3 其他高強度粘接技術與輕量化
7.4.4 復合材料連接技術
8 輕量化數(shù)值優(yōu)化方法及CAE仿真
8.1 軌道車輛結構輕量化與CAE分析
8.1.1 車輛結構輕量化與cAE方法
8.1.2 車輛輕量化CAE優(yōu)化設計的內容
8.1.3 車輛輕量化CAE優(yōu)化設計的流程
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