随着高速列车的服役环境越来越严苛,对于车辆各方面的性能要求也越来越高,传统材料在运用过程中出现了一系列的问题,复合材料的开发与应用逐渐成为轨道车辆的发展趋势和研究重点。本文以高速动车组CFRP复合材料设备舱为研究对象,基于有限元方法和渐进损伤分析理论对其骨架进行静强度和极限承载能力预测,并针对结构中的关键连接接头进行细节分析,讨论了多种接头参数对其连接强度的影响规律,主要研究内容如下:首先,建立了CFRP设备舱骨架的有限元模型,利用ABAQUS软件中内嵌的几种常见失效准则对其进行了静强度评价。研究结果表明,该骨架中各部件的失效因子均小于1,能够满足7500Pa气密载荷的静强度要求,并具备足够的安全裕量;连接支架处的应力和失效因子较大,为结构的薄弱部位。其次,在满足静强度的基础上,利用二维渐进损伤分析模型,研究了CFRP设备舱骨架在垂向载荷作用下的承载力和失效破坏,得到该设备舱骨架的破坏载荷为23.3k N,并分析了破坏载荷下各部件的损伤情况,发现损伤集中在紧固件开孔处,确定了结构中的关键连接接头位于L型连接支架处。接着,基于能量损伤演化理论,使用FORTRAN语言编写了ABAQUS用户材料子程序UMAT,建立了单向纤维复合材料和织物复合材料的三维渐进损伤分析模型。对文献中试样进行分析,得到的仿真结果与文献中试验数据之间误差在10%以内,并且损伤模式和扩展过程均与文献结果一致,验证了模型的可行性。随后,建立了CFRP设备舱骨架关键接头的细节三维子模型,对其进行渐进损伤研究,详细分析了该接头的孔边应力分布、损伤及其扩展情况。应力在不同铺层出现了严重的不连续现象,并且孔边接触压力较大,各部件的紧固件开孔处最先发生损伤并沿厚度方向和径向同时扩展,最终L型连接支架处的经向拉伸损伤和纬向拉伸损伤扩展到层合板端部,导致了接头的剪切破坏。最后,进行了CFRP设备舱骨架关键接头连接强度影响因素研究,详细讨论了螺栓拧紧力矩、铆钉干涉量、钉孔摩擦系数、铺层顺序四种接头参数的影响规律。其中,螺栓拧紧力矩对于接头强度的影响较大,适当的拧紧力矩能够有效提高接头的破坏载荷,但拧紧力矩过大反而会对接头承载不利。铺层顺序对接头的破坏载荷有着直接的影响,当0°、45°交替铺层时接头的承载能力较强。不同铆钉干涉量和钉孔摩擦系数的情况下,接头破坏载荷相差不大,但孔边应力场分布有明显差别。在接头设计中应综合考虑这些影响因素,根据实际结构和承载选取适当的接头参数,进而提高接头连接性能。图98幅,表17个,参考文献94篇。