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船用复合材料应用现状及发展(下)

作者:中国玻璃纤维复合材料信息网来源:中国玻璃纤维复合材料信息网 浏览次数: 日期:2019年7月25日 09:17

四、存在的问题

 

  尽管复合材料在国外海军强国已具有较长的应用历史,而我国的快艇、导流罩等方面虽也有所应用,但进展缓慢,其原因在于复合材料自身的特点与传统金属材料不同,复合材料具有极强的可设计性,其材料性能与制造工艺密切相关,而目前缺乏相关设计规范、经验数据以及可靠性评价技术和指标体系。目前,复合材料在船舶应用方面存在的问题主要有以下几个方面。

 

  1 高性能、低成本的船舶用复合材料设计与制造

 

  多年以来,在大部分造船方格布应用中,复合材料与传统材料(除了木材外)相比,在成本上都不具备竞争力。迄今为止,大部分复合材料结构都采用树脂浸渍增强材料制造而成,此工艺周期长、劳动密集、费用昂贵,且难以控制产品质量。生产高质量的复合材料需要船舶制造商引进新的制造方法,而船舶制造商正缺乏模型和大型稳定的数据库信息来预测复合材料结构的制造成本。

 

  2 船用复合材料可靠性评价技术和指标体系

 

  当船舶结构在受到冲击、震动、碰撞和火灾时,极易发生失效,然而目前还没有能够确定其是否失效的分析工具。此外,由于复合材料的各向异性,其缩放规则特别复杂,因此,在开展结构设计时相比金属要复杂得多。

 

  3 船用复合材料性能基础数据积累

 

  有限的数据积累阻碍了复合材料在船舶上的应用。复合材料结构需要通过一系列严格的规定,内容涉及物理力学性能、环境老化性能、抗气流冲击、抗水下振动损坏、防火性能(可燃性、明火、烟尘、毒性、结构整体性)、碎片短切毡/弹道保护以及雷达/声纳性能。

 

  评价复合材料结构和功能是否可靠所需要的数据极其有限,而测试确定复合材料在冲击、振动、弹道和明火条件下的性能,是一项时间长而且费用昂贵的工作。评估复合材料的安全性和可靠性,满足设计要求是复合材料上船舶应用面临的一个主要问题。

 

  五、船用复合材料发展趋势

 

  复合材料在船舶应用方面具有极大的优势,加快复合材料的设计和研发是解决阻碍其在船舶方面应用的主要问题。未来船用复合材料发展方向首先是设计工艺的改进。

 

  复合材料发展趋势在于设计制造高性能、低成本复合材料,推动复合材料由非承力结构向主/次承力结构发展,从局部使用向大规模应用拓展,加大复合材料的研发和应用力度,使其具有低成本、高性能、多功能、优化连接、长寿期、安全可靠等特点。

 

  由单一承载功能的结构型复合材料向兼具防弹、隔声、吸声、阻尼、雷达隐身等特性的多功能型复合材料发展,同时配套研发复合材料结构之间及其与钢结构之间方便、可靠的连接技术等。

 

  船用复合材料的另一个发展方向是对复合材料的设计、工艺和制造进行全面的研究,制定统一规范的设计标准,同时开展复合材料性能评价技术研究。

 

  在目前复合材料小样性能研究的基础上,重点以复合材料典型结构单元、局部模型为对象,开展老化性能、疲劳性能聚力复材、阻燃性能、抗爆性能、耐冲击性能等性能参数的测试,形成覆盖复合材料小样、典型结构单元、局部模型的性能试验方法,推动复合材料在船舶上的规模化应用。

 

  同时,发展船用复合材料工艺评定技术,以船用复合材料结构的典型部位为对象,研究工艺样件的质量一致性,形成船用复合材料工艺评定的方法。

 

  针对船用复合材料不同的应用环境进行分析、归纳,以几种典型的复合材料为研究对象,依托环境试验平台,通过复合材料大量长期海洋环境性能试验(如:海水全浸、潮差、大气暴晒等)和实验室模拟加速性能试验,获取海洋环境下非短切类粗纱复合材料的性能演化规律,并建立寿命预测模型,形成船用复合材料耐海洋性能的评价程序、流程和方法,为复合材料的结构设计、长期可靠应用、维护、换装提供技术支撑。

所属类别: 行业新闻

该资讯的关键词为:方格布,短切毡,聚力复材,非短切类粗纱