随着轨道交通行业的迅速发展,玻纤增强复合材料已得到了广泛的应用,而注塑成型是经济、高效和广泛应用的主要技术手段之一。由于玻纤增强注塑成型构件内部玻纤取向分散,若要准确预测和分析其承载特性和结构强度,就不能不考虑因玻纤取向分布而产生的材料各向异性性能。本文从影响玻纤增强注塑成型构件的力学性能出发,考虑玻纤质量分数、玻纤间相互作用、玻纤长径比以及注塑工艺参数的影响,基于复合材料力学理论建立玻纤均质化模型,对玻纤增强复合材料的正交各向异性宏观力学特性以及注塑成型构件结构强度进行了研究。主要工作如下:1.针对注塑成型的玻纤增强复合材料,研究二阶玻纤取向张量与玻纤取向角度之间的连续函数关系,建立了玻纤均质化RVE模型。基于Taguchi正交试验设计方法,利用DIGIMAT软件对玻纤增强复合材料RVE模型进行仿真实验,定量分析玻纤质量分数(A)、玻纤长径比(B)和玻纤取向张量(C)对玻纤增强复合材料力学特性的影响规律。2.考虑玻纤增强复合材料注塑成型过程中的玻纤分层效应,提出了夹芯分层模型并进行铺层设计。基于灰箱理论和反求工程,选取玻纤长径比、表层厚度比和芯层厚度比、表层玻纤取向张量、玻纤取向矢量旋转角四个影响因素,反演预测玻纤增强复合材料PA66(GF50)的正交各向异性弹性常数,并与材料的宏观拉伸弹性模量E33、泊松比u31和泊松比u32的试验结果进行对比验证,相对误差分别为0.92%、1.82%和2.43%。3.研究玻纤增强注塑成型构件在成型过程中的玻纤取向状态,基于广义牛顿流体本构方程,采用ARD-RSC玻纤取向模型,考虑玻纤间相互作用,应用数值模拟方法预测注塑成型构件的玻纤取向分布。基于复合材料细观力学Mean Field均匀化方法,综合运用复合材料细观建模、离散均质化RVE模型场法、注塑成型加工和结构有限元分析技术,构建了玻纤增强注塑成型构件各向异性强度分析方法流程图。4.对玻纤增强注塑成型牵引杆进行各向异性强度仿真分析,结果显示危险位置与实际破坏位置较为吻合。在此基础上对牵引杆进行了结构改进,结果表明杆体中间部分在拉伸载荷下的最大主应力降低了57.18%,在压缩载荷下的最大主应力降低了79.25%。表明玻纤增强注塑成型工程结构件通孔设计不利于提高其承载能力。