随着科技的不断进步，复合材料由于其卓越的强度、轻质和耐腐蚀性，复合材料在设计领域的重要性日益凸显，在许多行业中都得到了广泛的应用。在轨道交通行业，列车速度不断提高，加大了振动、冲击、阻力、噪声问题的解决难度；并且在应对诸如高原、沙漠、高温、高寒及高海拔等复杂多变的服役环境时，现有材料显得越来越力不从心。
在传统的单组份结构材料难以满足性能需求的情况下，结构与材料的多元化势在必行。具有轻量化、高强度、 高耐候等优异性能的芳纶纤维复合材料（AFRP）、玻璃纤维复合材料（GFRP）、碳纤维复合材料（CFRP）等先进材料和蜂窝夹层、泡沫夹层结构、功能层合板等复合结构在飞机、船舶等交通装备领域的成熟工程化应用，为解决高速列车轻量化问题提供了可行性指导。
中车四方股份积极推动轨交行业复合材料应用
中车四方股份有限公司在复材领域积极探索，始终坚持创新驱动的发展理念，引领行业变革。目前已经形成专业的复材产品研发团队；从复材铺层设计到生产制造，形成较为完整的流程及体系；完成了部分产品研发工作，且取得了一系列成果。
中车四方股份公司提出以轻量化为核心的综合解决方案，重点解决与强度刚度、疲劳、腐蚀、噪声及防火等各种性能矛盾，寻找各种技术性能的平衡，完成结构、材料、一体化优化；应用具有高强度、轻质化、抗腐蚀性和设计灵活性等特性的碳纤维复合材料，减轻了车辆重量、提高了结构强度和耐久性，并有助于提高运输效率，减少能源消耗，及延长轨道交通设备的使用寿命。
目前中车四方股份有限公司研制的铝基复合材料制动盘已经投入生产，铝基复合材料制动盘具有重量轻、传热和摩擦性能好等优势，打破了国外封锁，实现国产化；研制的碳纤维复合材料设备舱，采用模块化设计结构，满足了高速列车强度要求高，疲劳强度大，耐碰撞，耐冲击，耐风沙磨损，减振隔音效果高，隔热性好，振动模态匹配复杂，寿命长等各种因素。
北京和远科技为中车四方股份提供了达索CATIA CPD复材设计解决方案，在其开展复合材料设计的过程中，中车四方股份通过CATIA CPD软件推动设计流程优化，提高了设计效率，降低了设计周期与成本。
CATIA 复材设计解决方案
CATIA的复材设计解决方案以其卓越的技术领先性和广泛的应用领域而著称。该解决方案集成了先进的复合材料设计和分析工具，为设计师提供了从最初概念到生产制造的全面支持。通过将设计与制造过程紧密结合，CATIA复材设计实现了从设计到成品的无缝过渡，大大缩短了产品上市时间。
在CATIA中可以对复材规格参数进行管理，实现以下功能：
规范化的材料库管理：搭建包含复材属性、工艺属性、力学属性外观属性的材料库。
项目级的设计规则定义：对丢层进行统一定义，对图纸模板定义。
利用CATIA复材设计工具进行高程度的自动化设计：
贴近实际铺层的设计方法：强大的芯材定义支持通过轮廓快速生成芯材实体；无需定义各层型面，一次定义即可模拟实际普测生成实体。
应用知识工程快速自动化的高效建模：结构相似零件可实现设计思路的复用，无论是零件结构还是铺层设计，都可以采用相同方法结合不同边界快速生成。
CATIA复材设计采用多方法多维度的铺层设计三大铺层方法：
手动铺层法：适合简单传统的铺层设计
区域铺层法：适合较大型面的区域设计
网格铺层法：适合大部分复杂铺层设计
数据一体化铺层设计：CATIA复材特征：复材属性，铺层，内/外型面，料片，可制造性分析数据等
动态铺贴点仿真：支持动态铺贴仿真，优化铺贴位置；批量铺覆性仿真，快速统计查看
搭接对接准备：基于工艺需求的搭接对接高效处理
CATIA复材设计数据可以直接链接到Abaqus有限元分析模型，同时有限元属性可以传递到复材设计模型，实现数据双向传输、实时协同。仿真与设计数据的关联性使得可以在初步设计阶段对铺层进行快速迭代，有效提高产品研发效率。在仿真模型中可以考虑实际制造的纤维真实方向，并通过线性、非线性仿真评估产品实际性能。
批量展平
激光仿真与数据准备：支持激光设备校核定位；快速生成激光工艺文件
全关联铺层设计：实时关联更新，从参考几何到铺层设计，实体到铺层图纸的端到端关联
高效出图：支持基于GVS的定制化自动出图；批量生成铺层书；铺层信息快速关联标注
三维模型铺层可视化：截面铺层可视化；铺层顺序，重量统计。
CATIA进行复材设计解决方案，可以带来以下优势：
提高设计效率：通过3D建模，设计师可以在设计过程中快速进行迭代和优化，大大缩短了开发周期。
降低制造成本：通过精确的设计和模拟，可以减少原型制造的需求，从而降低制造成本。
提高产品质量：精确的设计和模拟可以减少产品的缺陷和质量问题。
增强创新能力：CATIA的强大功能为设计师提供了更大的创新空间，推动了复合材料设计和制造的进步。
