随着列车的不断提速,对其性能也提出了更高要求。传统材料、传统结构满足列车综合性能的技术难度大,而复合材料具有轻质高强、高耐候以及可设计性等优点,且在航空航天、船舶等交通领域应用广泛。因此,加大对复合材料在轨道交通领域尤其是在承载零部件上的应用研究,具有重要的理论意义.和工程意义。本文以高速列车复合材料设备舱结构为研究对象,基于有限元分析理论对碳纤维复合材料设备舱进行了静强度、疲劳强度分析,主要研究内容如下:建立碳纤维复合材料设备舱有限元模型。基于等效理论计算得到碳纤维蜂窝夹层结构等效力学参数,建立等效前后局部模型进行计算分析对比,验证了等效力学参数的合理性。基于渐进损伤分析方法对碳纤维设备舱进行了静强度、疲劳强度分析。利用FORTRAN语言编写含单向布、双向布两种材料的UMAT子程序,分别建立了静载与疲劳载荷作用下的复合材料层合板渐进损伤分析模型。利用文献中模型进行仿真分析并与其试验结果对比验证了程序的可行性,模拟误差在10%以内。基于可靠的模型对碳纤维设备舱进行了静强度、疲劳强度分析,得到结构较薄弱部位。此外在满足静强度的基础上又对碳纤维设备舱进行了破坏载荷分析,得到骨架失效载荷以及裙板脱落的极限载荷。利用Opti优化软件对碳纤维设备舱进行了铺层结构优化设计。基于底板的载荷位移曲线对复合材料铺层角度、铺层厚度、铺层顺序的影响进行了探讨,分析得到了底板最优铺层结构。对碳纤维设备舱进行自由尺寸优化、尺寸优化以及铺层顺序优化,实现了进一步轻量化,并对优化后的碳纤维设备舱进行了强度分析,结果表明优化后的碳纤维设备舱满足强度要求,减重21.4%。图76幅,表17个,参考文献87篇。