玻璃钢复合材料船舶 材料、设计与制造技术的最新进展.pdf

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1、玻璃钢玻璃钢//复合材料船舶复合材料船舶材料、设计与制造技术的最新进展材料、设计与制造技术的最新进展曹明法中国船舶及海洋工程设计研究院玻璃钢/复合材料船舶材料、设计与制造技术的最新进展1.概述2.FRP/CM船体原材料及其进展3.FRP/CM船体设计理念及其技术进展4.FRP/CM船体的制造和质量控制及其最新进展5.FRP/CM在舰船中的应用现状6.结语1.概述1.1FRP/CM1.1FRP/CM的定义的定义（1）复合材料(CompositeMaterials)（2）纤维增强塑料(FiberReinforcedPlastics)（3）玻璃钢(Glass-fibe

2、rReinforcedPlastics)1.2CM1.2CM的分类的分类表1按基体材料分类的复合材料体系不饱和聚酯树脂基CMGRP环氧树指基CMCRP热固性树脂基酚醛树脂基CMFRP:KRP乙烯基酯基CMBRP树脂基CM……(共9类)……(RMC或FRP)聚苯硫醚基CM聚甲醛基CM热塑性树脂基聚丙烯基CM聚碳酸酯基CM……(共13类)铝基CM钛基CM复金属基CM镁基CM合(MMC)银基CM材……(共7类)料碳化物基CM(CM）氮化物基CM陶瓷基氧化物基CMZTA陶瓷基CMSialon陶瓷基CM无机非金属基石英玻璃基CMCMLAS玻璃陶瓷基CM玻璃陶瓷基(CMC)

3、MAS基CMBasialon基CM硅酸盐水泥基CM水泥基氯氧镁水泥基CM碳基CM纳米陶瓷基CM2.FRP/CM船体原材料及其进展2.12.1纤维增强材料纤维增强材料（1）增强纤维1）玻璃纤维2）碳纤维3）芳纶纤维4）超高分子量聚乙烯纤维5）连续玄武岩纤维（2）船用增强纤维制品1）表面毡2）短切纤维毡3）单向布4）各种平面织物5）各种三向织物表2四大高科技纤维与E-玻纤的主要性能碳纤维芳纶纤维超高分子量聚乙烯玄武岩纤维E-玻纤纤维（CF）（KF）纤维（UHMWPE）（CBF）（GF）性能密度1.781.450.972.872.55~2.62(g/cm3)拉伸强度3

4、500~60002900~34002700~32003800~48403100~3800(MPa)弹性模量230~60070~14089~10079.3~93.176~78(GPa)断裂伸长1.5~2.02.8~3.63.5~3.73.1~3.24.7率(%)最高使用500250100650350温度(℃)2.22.2树脂基体树脂基体（1）不饱和聚酯树脂（2）环氧树脂（3）乙烯基酯树脂（4）酚醛树脂2.32.3结构芯材结构芯材（1）各种泡沫芯材（2）Balsa轻木（3）各种蜂窝材表3各种泡沫芯材的主要性能和适用场合泡沫名称性能特点适用场合PVC较好的防水渗透、隔

5、热和绝缘体及有效交联型适用甲板、舱壁和聚氯乙烯的减振和阻尼特性，但高温中强度和刚上层建筑，线性型用于受度下降很多，其中交联PVC强度刚度较冲击载荷较大的船底和舭高，但很脆，而线性PVC韧性高舷部PET高温下的压缩强度较高，更适于真空灌适用于一般船艇的船体、聚乙二醇对酞酸酯注、预浸料工艺，比PVC性价比更高，甲板、舱壁、上层建筑等但在同等重量下强度和硬度比PVC低部件PS力学性能差、重量轻且成本低主要用作浮力材料聚苯乙烯PU隔热、吸声性良好，但力学性能不如用作骨架的芯材及受载较聚氨酯PVC，但高温条件下能保持较好的强度小，起隔热、隔音作用的和刚度夹层板中SAN热稳

6、定性优于线性PVC，力学性能与其在舰艇结构中可代替线性丙烯腈—苯乙烯相当PVCPEI有很高的使用温度和良好的放火性能，用于兼有结构和防火要求聚醚酰亚胺但价格较贵的部位PMI为强度和刚度最高的泡沫，能满足190度用于环氧或BMI共同化的聚甲基丙烯酰亚胺高温固化工艺对泡沫尺寸稳定性的要求夹层结构Balsa芯材图各种夹芯板材3.FRP/CM船舶船体设计理念及其技术进展3.1FRP/CM3.1FRP/CM的优缺点的优缺点((与传统造船材料相比较与传统造船材料相比较))（1）FRP/CM的优点1）质轻、高强，对船艇减重有较大潜力；2）耐腐蚀，抗海生物附着；3）无磁性，因而

7、是猎扫雷舰艇的最佳结构功能材料；4）介电性和微波穿透性好；5）冲击韧性好，能吸收高能量；6）导热系数低，隔热性好；7）船体表面可到达镜光滑；8）可设计性好，能按船体各部件的不同要求实现优化设计；9）整体性好，船体无接缝和缝隙，可防渗漏；10）成型简便，比钢制，木质船省工，且批产性好；11）维修保养方便，全寿命期的经济性能好。（2）FRP/CM的缺点1）弹性模量低，其剪切模量则更低；2）层间剪切强度低；3）长期耐温性差；4）有老化现象；5）有室温蠕变现象；6）安全防护问题。3.2FRP/CM3.2FRP/CM舰船舰船设计理念设计理念(1)FRP/CM材料与结构的可

8、设计性(2)FRP/CM