本书系统阐述了轨道车辆轻量化的设计方法、核心技术与实现路径，分析了轨道车辆轻量化的一般性解释，剖析了轻量化与整车结构强度、动力学、安全性、可靠性、减振降噪等性能的关系，重点论述了轻质车体及转向架的设计流程和轻质金属（铝合金／镁合金）、轻质夹层结构、纤维增强复合材料、橡胶等高分子材料的轻量化以及鼓形车体、无摇枕转向架、空心车轴等结构轻量化技术和连接工艺，归纳了轻量化优化方法，结合Isight、响应面、粒子群算法等展示了基于CAE仿真优化的具体案例，最后总结并展望了轨道车辆先进材料与结构轻量化前沿技术的现状与发展方向。
本书可供轨道交通、汽车、航空航天、机械、材料领域的高年级本科生、研究生、教师及相关从业人员参考学习。
1 绪论
1.1 轨道车辆轻量化问题的提出
1.1.1 节能减排是机车车辆工业发展的必然趋势
1.1.2 轨道车辆轻量化的一般性解释
1.2 轨道交通产业呼唤轻量化技术
1.2.1 对接国家节能减排战略需求的需要
1.2.2 促推产品升级换代的需要
1.2.3 适应国际竞争的需要
1.3 轨道车辆轻量化设计面临的挑战
1.3.1 先进成型与制造技术的挑战
1.3.2 车辆结构一体化设计的挑战
1.3.3 复杂服役环境综合适应性的挑战
1.3.4 多材料综合应用的挑战
1.3.5 经济成本与产业门槛多重约束带来的挑战
1.3.6 全产业链资源协同的挑战
1.4 轻量化的实现路径
1.4.1 总体思路
1.4.2 材料轻量化
1.4.3 结构轻量化
1.4.4 工艺轻量化
2 轨道车辆轻量化与整车性能的关系
2.1 轨道车辆轻量化的约束要素
2.1.1 能耗方面的约束
2.1.2 强度及动力学方面的约束
2.1.3 其他产业方面的约束
2.2 轨道车辆的开发流程与轻量化
2.2.1 车辆钢结构
2.2.2 车辆钢结构的开发流程与轻量化
2.2.3 转向架的开发流程与轻量化
2.3 整车开发性能与轻量化关联性
2.3.1 轻量化与结构强度
2.3.2 轻量化与可靠性
2.3.3 轻量化与减振降噪
2.3.4 轻量化与耐撞性
2.3.5 轻量化与全生命周期评估
3 轻质金属车体结构与轻量化
3.1 轨道车辆用铝合金及应用
3.1.1 总体情况
3.1.2 铝合金的特点及优势
3.1.3 车辆用变形铝合金
3.1.4 车辆用铸造铝合金
3.1.5 铝合金车体典型结构及特征分析
3.2 轨道车辆用铝合金关键技术
3.2.1 铝合金材料的强化与生产
3.2.2 铝合金车体的焊接技术
3.2.3 铝合金车体综合技术
3.2.4 铝合金在车辆骨架梁上的应用
3.2.5 铝合金在铁路货车上的应用
3.3 镁合金及其在核心部件上的应用
3.3.1 镁合金的特点及优势
3.3.2 镁合金的结构形式
3.3.3 镁合金在轨道车辆上的应用
4 轻质夹层车体结构与轻量化
4.1 夹层结构典型特征
4.1.1 夹层结构的优势
4.1.2 夹层结构的分类
4.1.3 夹层结构的工程设计
4.2 蜂窝夹层结构及其在轨道车辆应用
4.2.1 蜂窝夹层结构的力学特性
4.2.2 蜂窝夹层结构在车体侧墙应用
4.2.3 蜂窝夹层结构在车体地板的应用
4.2.4 蜂窝结构在车端吸能装置上的拓展应用
4.3 泡沫夹层结构及其在轨道车辆应用
4.3.1 泡沫夹层结构的力学特性
4.3.2 泡沫夹层结构在列车车体的应用
4.3.3 泡沫夹层结构在地板的应用
5 纤维增强复合材料结构与轻量化
5.1 纤维增强复合材料及应用概况
5.1.1 纤维增强复合材料的特点
5.1.2 纤维增强复合材料的分类
5.1.3 各型纤维增强复合材料的特色
5.1.4 纤维增强复合材料在轨道车辆应用概况
5.2 纤维增强复合材料力学性能与成型工艺
5.2.1 纤维增强复合材料力学性能
5.2.2 纤维增强复合材料制造工艺
5.3 纤维增强复合材料在车体结构上的应用
5.3.1 在高速列车上的应用
5.3.2 在地铁列车上的应用
5.3.3 在高速磁浮列车上的应用
5.3.4 在铁路货车上的应用
5.4 纤维增强复合材料在转向架结构上的应用
5.5 纤维增强复合材料在车辆内饰件上的应用
5.6 纤维增强复合材料在轨道车辆中的其他应用
6 轨道车辆用高分子材料与轻量化
6.1 轨道车辆用高分子材料概况
6.2 轨道车辆用橡胶材料及其轻量化
6.2.1 橡胶的特点与分类
6.2.2 橡胶材料的常用性能及特征
6.2.3 轨道车辆橡胶构件的轻量化应用
6.3 轨道车辆用高强度塑料及其轻量化
6.3.1 塑料的特点、分类与性能
6.3.2 轨道车辆高强度塑料的常用力学性能
6.3.3 轨道车辆用高强度塑料及其轻量化应用
7 轨道车辆的结构轻量化及连接工艺
7.1 结构轻量化设计基础
7.1.1 结构优化设计的力学基础
7.1.2 结构轻量化设计的强化路线
7.2 典型车体结构优化
7.2.1 总体原则
7.2.2 高速列车车体结构优化实例
7.2.3 不锈钢车体结构优化实例
7.2.4 车体焊接结构优化实例
7.3 转向架结构轻量化
7.3.1 转向架结构轻量化的总体情况
7.3.2 转向架结构轻量化
7.3.3 副构架式转向架轻量化
7.3.4 货车转向架减重实例
7.4 轻质车辆结构的连接技术
7.4.1 结构连接技术的总体情况
7.4.2 轻合金铆接技术
7.4.3 其他高强度粘接技术与轻量化
7.4.4 复合材料连接技术
8 轻量化数值优化方法及CAE仿真
8.1 轨道车辆结构轻量化与CAE分析
8.1.1 车辆结构轻量化与cAE方法
8.1.2 车辆轻量化CAE优化设计的内容
8.1.3 车辆轻量化CAE优化设计的流程
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