谢素明，张高威，程亚军

(1. 大连交通大学 机车车辆工程学院，辽宁 大连 116028;2. 中车长春轨道客车股份有限公司 国家轨道客车工程研发中心，吉林 长春 130062) *

碳纤维复合材料(CFRP)因其比强度高、比模量高及耐疲劳性能好等特点，在结构强度和轻量化设计方面具有金属材料无法比拟的优势.当前轨道车辆结构设计中，CFRP的应用已由非承载部件渐渐转向承载部件[1-2].

欧洲复合材料技术基础雄厚，在轨道车辆上应用 广泛，从非承载的内饰件到头罩吸能元件、过渡车钩、受电弓等零部件到司机室、车体、转向架等大型部件均有不同程度的尝试.国内纤维增强复合材料在轨道交通领域的应用研究起步较晚，但发展迅速，目前已完成了次承载件和零部件的研制与应用[3].罗丹等对我国高速列车受电弓产生噪声的原因及降噪方法进行研究，并采用碳纤维复合材料对导流罩结构进行铺层设计，增加了结构强度和刚度[4]；中车青岛四方机车车辆股份有限公司于2015研制的CFRP设备舱的各项指标满足时速350 km运营要求，较铝合金结构减重35%[5]；2018年中车长春股份公司研制出世界首辆全碳纤维复合材料地铁车辆车体，较同类地铁车辆金属车体减重约35%[6].

本文以某地铁CFRP车体为研究对象，在EN12663-2010标准中的静强度载荷工况作用下，用Tsai-Wu失效准则[7]对其司机室CFRP结构强度进行评价，并针对其薄弱部位的结构进行优化设计.

1 CFRP结构仿真分析特点

1.1 本构方程

各向异性(弹性体内每一点的不同方……