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            船用復合材料應用現狀及發展(下)

            作者:中國玻璃纖維復合材料信息網來源:中國玻璃纖維復合材料信息網 瀏覽次數: 日期:2019年7月25日 09:17

            四、存在的問題

             

              盡管復合材料在國外海軍強國已具有較長的應用歷史,而我國的快艇、導流罩等方面雖也有所應用,但進展緩慢,其原因在于復合材料自身的特點與傳統金屬材料不同,復合材料具有極強的可設計性,其材料性能與制造工藝密切相關,而目前缺乏相關設計規范、經驗數據以及可靠性評價技術和指標體系。目前,復合材料在船舶應用方面存在的問題主要有以下幾個方面。

             

              1 高性能、低成本的船舶用復合材料設計與制造

             

              多年以來,在大部分造船方格布應用中,復合材料與傳統材料(除了木材外)相比,在成本上都不具備競爭力。迄今為止,大部分復合材料結構都采用樹脂浸漬增強材料制造而成,此工藝周期長、勞動密集、費用昂貴,且難以控制產品質量。生產高質量的復合材料需要船舶制造商引進新的制造方法,而船舶制造商正缺乏模型和大型穩定的數據庫信息來預測復合材料結構的制造成本。

             

              2 船用復合材料可靠性評價技術和指標體系

             

              當船舶結構在受到沖擊、震動、碰撞和火災時,極易發生失效,然而目前還沒有能夠確定其是否失效的分析工具。此外,由于復合材料的各向異性,其縮放規則特別復雜,因此,在開展結構設計時相比金屬要復雜得多。

             

              3 船用復合材料性能基礎數據積累

             

              有限的數據積累阻礙了復合材料在船舶上的應用。復合材料結構需要通過一系列嚴格的規定,內容涉及物理力學性能、環境老化性能、抗氣流沖擊、抗水下振動損壞、防火性能(可燃性、明火、煙塵、毒性、結構整體性)、碎片短切氈/彈道保護以及雷達/聲納性能。

             

              評價復合材料結構和功能是否可靠所需要的數據極其有限,而測試確定復合材料在沖擊、振動、彈道和明火條件下的性能,是一項時間長而且費用昂貴的工作。評估復合材料的安全性和可靠性,滿足設計要求是復合材料上船舶應用面臨的一個主要問題。

             

              五、船用復合材料發展趨勢

             

              復合材料在船舶應用方面具有極大的優勢,加快復合材料的設計和研發是解決阻礙其在船舶方面應用的主要問題。未來船用復合材料發展方向首先是設計工藝的改進。

             

              復合材料發展趨勢在于設計制造高性能、低成本復合材料,推動復合材料由非承力結構向主/次承力結構發展,從局部使用向大規模應用拓展,加大復合材料的研發和應用力度,使其具有低成本、高性能、多功能、優化連接、長壽期、安全可靠等特點。

             

              由單一承載功能的結構型復合材料向兼具防彈、隔聲、吸聲、阻尼、雷達隱身等特性的多功能型復合材料發展,同時配套研發復合材料結構之間及其與鋼結構之間方便、可靠的連接技術等。

             

              船用復合材料的另一個發展方向是對復合材料的設計、工藝和制造進行全面的研究,制定統一規范的設計標準,同時開展復合材料性能評價技術研究。

             

              在目前復合材料小樣性能研究的基礎上,重點以復合材料典型結構單元、局部模型為對象,開展老化性能、疲勞性能聚力復材、阻燃性能、抗爆性能、耐沖擊性能等性能參數的測試,形成覆蓋復合材料小樣、典型結構單元、局部模型的性能試驗方法,推動復合材料在船舶上的規?;瘧?。

             

              同時,發展船用復合材料工藝評定技術,以船用復合材料結構的典型部位為對象,研究工藝樣件的質量一致性,形成船用復合材料工藝評定的方法。

             

              針對船用復合材料不同的應用環境進行分析、歸納,以幾種典型的復合材料為研究對象,依托環境試驗平臺,通過復合材料大量長期海洋環境性能試驗(如:海水全浸、潮差、大氣暴曬等)和實驗室模擬加速性能試驗,獲取海洋環境下非短切類粗紗復合材料的性能演化規律,并建立壽命預測模型,形成船用復合材料耐海洋性能的評價程序、流程和方法,為復合材料的結構設計、長期可靠應用、維護、換裝提供技術支撐。

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