复合材料在船舶制造和海洋工程结构建造中的应用

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1、复合材料在船舶制造和海洋工程结构建造中的应用谈到复合材料应用于船舶行业，就会想到它与大量水的关系。为什么复合材料用于船舶和海洋工程结构的建造中事实上，复合材料用于船舶和海洋结构建造比以往任何时候都要广泛。与其他大多材料相比，比如钢铁和铝，复合材料从重量上具有较高的刚度和强度。复合材料应用于商业船或游船各个部分，其结果是一艘重量非常轻的船比由铝和钢制成的同类型船速度要高。更重要的是，保持较轻的重量可以降低燃料成本。对于容纳数百甚至数千加仑燃料的船只，减少消耗燃料是非常有意义的。重量优势除了减少燃料消耗，还有另外一个与重量有关系的因素，那就是速度。一个很好的例子就是高速客轮JetRider，

2、在挪威的操作中可运载244名乘客以每小时48英里的速度航行。由于大部分结构是由复合材料制成，这种轻质船与同类金属制船相比，不仅花销成本低，而且航行速度快。其他由复合材料制成船体的船包括一艘259英尺的渡轮，它可以承载570名乘客和137辆轿车以每小时54英里的速度航行。复合材料在船体中的应用目前来说，复合材料的使用越来越广。而大约20多年前，复合船体只限于较小的船只的使用，例如游艇和小型商业渔船。复合材料应用于大船只的成本过于昂贵。复合材料在扫雷舰中的应用早期最普遍的复合材料在大型船舶上的应用是由玻璃纤维制成船体的军事扫雷舰。今天，许多大型船只都是用复合材料制成的，在船只的各个领域，包括

3、船壳、地板、墙壁板、甲板和舱壁，以及管道系统、油箱、废水箱、声呐罩、管道、泵、阀门和上部结构。复合材料在船舶上部建筑中的应用特别是，复合材料被广泛用在船舶的上层建筑中（船舶甲板以上的部分）。复合材料的使用减少了重量，这意味着更多的设备可以在不牺牲倾侧稳定性的情况下安装在吃水线上面。虽然船只的目的是维持一定的倾侧而不翻覆，但是对于头重脚轻的结构，一个足够强大的力量就会导致其翻船。较大的上部建筑可以由复合材料制成，从而减少倾覆的危险。复合材料的抗腐蚀性复合材料应用于船舶制造和各种海洋工程的另外一个原因是因为复合材料无腐蚀性。不同金属的腐蚀性，复合材料可以持续很多年。因此，复合材料是对抗极端的

4、温度和海水这些非大气环境的理想选择。像螺旋桨轴、救生圈和灯塔这些海洋装备长时间的停留在水中，容易被腐蚀，采用复合材料制成，可以确保它们有长的寿命。复合材料船舶应用的材料测试然而，即使拥有所有的优越性能，复合材料还是要经受和钢铁、金属部件同样严格的测试。为确保复合材料满足适航船舶的需求，模拟海洋影响的各种测试都要进行。总的来说，船舶都有一个很长的使用寿命，预计20年或以上。对于复合材料如何在船舶建造中使用，测试变得必不可少，而且在这方条路上将经历许多年的时间。冲击试验冲击试验用来预测复合材料如何应对与碎波中码头和载荷的碰撞、触礁的破坏以及水下爆炸碎片损坏。进行复合材料冲击试验可展示重要的数

5、据，比如韧性到脆性的转变点、受到巨大撞击后的剩余强度。疲劳性、压缩度和弯曲度测试在上千次航行中，船舶行驶在海洋上的动作类似于弯曲和扭曲。疲劳性、压缩度和弯曲度测试必须执行，以确保材料不会在这种情况下衰退。疲劳度测试用来检测复合材料在循环加载应用中的耐久性和它们变质的时间。压缩测试用来表明破坏的模式，比如分层破坏或压曲破坏，同时用来检测压缩强度。弯曲和扭转测试用来确定复合材料将什么时候“休息”。黏合剂测试同样的道理，因为复合材料的结构和组件经常由黏合剂黏合在一起，所以黏结点也必须经过检测。静态的和循环的测试检测黏合强度、去黏合模式和疲劳寿命。破坏承受度测试也可以帮助检测破坏承受度。测试结果

6、确定是否一个极端事件将造成灾难性的损害或是否多年积累下来的损伤证明船是不安全的。总结造船业复合材料测试的短期目标是为了设计一款重量轻、坚固、成本低、不会倾覆或因过早被腐蚀增加维修成本的适航船舶。长远的目标是获得数据为进一步完善和改进船舶设计提供帮助。复合材料在造船中的应用可能还处在初级阶段，但是应用潮流却在快速转向。复合材料代替金属有很多好处，海洋工程产业只是触碰到复材应用的表面。随着时间的推移，严格的测试将证明复合材料是许多海洋工程一流的材料。