铁道货运棚车复合材料地板的结构设计及其有限元分析

王 荟，曾黎明

(1.武汉理工大学复合材料系，武汉 430070)(2.华南理工大学高分子系，广州 510641)

铁道货运棚车复合材料地板的结构设计及其有限元分析

王 荟1,2，曾黎明1*

(1.武汉理工大学复合材料系，武汉 430070)(2.华南理工大学高分子系，广州 510641)

货运棚车；复合材料地板；防滑设计；中空结构；结构设计；ANSYS

1 铁道货运棚车地板的设计背景

20世纪80年代，我国铁道货运棚车，多采用木质地板，木质地板与装载货物之间具有较高的摩擦因数，能比较方便地对所装载货物进行安全加固。但是木质地板的抗老化能力差，耐久性不足。一般铁道货运棚车厂修期为5～6年，厂修时原车木质地板破损严重，大多需要更新，因此，用于棚车厂修的木材消耗量非常可观[1]。

20世纪90年代，竹胶板作为木质地板的替代品成功地在棚式货车上推广应用(P64A型棚车等车型采用厚30 mm的竹胶板作为地板)，在一定程度上解决了木材供应不足的问题。由于竹胶板硬度较低，不耐冲撞，在装运货物的过程中容易破裂，存在安全隐患。此外，竹胶板的密度较大(0.95 g/cm3～1.3 g/cm3)[2]，若增厚竹胶板来增加安全系数，则会给车辆带来较大自重。

P70型棚车是一种采用新技术、新工艺制造的新型通用棚车，该车装用新型竹木复合层积材地板。竹木复合层积材是一种竹材与木材的复合材料，该材料理论上具有表面强度大、硬度高、耐磨损、耐腐蚀而中间层较软的特性，用作铁路货车地板时可替代传统的竹胶板使用。但装用竹木复合层积材地板的P70型棚车自制造出厂和段修后，在运用较短的时间内就发生了地板破损故障，且故障车数量较多，直接影响了货物运输和行车安全[3]。……