1、玻璃鋼/復(fù)合材料船舶材料、設(shè)計與制造技術(shù)的最新進(jìn)展概述FRP/CM船體原材料及其進(jìn)展FRP/CM船體設(shè)計理念及其技術(shù)進(jìn)展FRP/CM船體的制造和質(zhì)量控制及其最新進(jìn)展FRP/CM在艦船中的應(yīng)用現(xiàn)狀結(jié)語概述FRP/CM的定義復(fù)合材料(Composite Materials)纖維增強(qiáng)塑料(Fiber Reinforced Plastics)玻璃鋼(Glass-fiber Reinforced Plastics)CM的分類表1按基體材料分類的復(fù)合材料體系復(fù)合材料(CM)樹脂基CM(RMC 或 FRP)熱固性樹脂基不飽和聚酯樹脂基CMGRP環(huán)氧樹指基CMCRP酚醛樹脂基CMFRP:KRP乙烯基酯基CMB

2、RP.(共 9 類)熱塑性樹脂聚苯硫醚基CM基聚甲醛基CM聚丙烯基CM聚碳酸酯基CM.（共 13 類）金屬基CM(MMC)鋁基CM鈦基CM鎂基CM銀基CM.（共 7 類）無機(jī)非金屬基CM（CMC）陶瓷基碳化物基CM氮化物基CM氧化物基CMZTA陶瓷基CMSialon陶瓷基CM玻璃陶瓷基石英玻璃基CMLAS玻璃陶瓷基CMMAS 基 CMBasialon 基 CM水泥基硅酸鹽水泥基CM氧氧鎂水泥基CM碳基CM納米陶瓷基CMFRP/CM船體原材料及其進(jìn)展2.1纖維增強(qiáng)材料（1 ）增強(qiáng)纖維）玻璃纖維）碳纖維3）芳綸纖維4）超高分子量聚乙烯纖維5）連續(xù)玄武巖纖維（2）船用增強(qiáng)纖維制品1 ）表面氈2）短切

3、纖維氈3）單向布4）各種平面織物5）各種三向織物表2四大高科技纖維與E-玻纖的主要性能超高分子量聚纖維性能碳纖維（CF CF ）芳綸纖維（KF KF ）乙烯纖維（UHMWPE）玄武巖纖維（CBFCBF ）E-玻纖（GF GF ）密度1.781.450.972.872.552.62(g/cm3)拉伸強(qiáng)度(MPa)3500600029003400270032003800484031003800彈性模量(GPa)230600701408910079.393.17678斷裂伸長率()1.52.02.83.63.53.73.13.24.7最高使用溫度(C)5002501006503502.2樹脂基體(1

4、 )不飽和聚酯樹脂環(huán)氧樹脂乙烯基酯樹脂(4 )酚醛樹脂2.3結(jié)構(gòu)芯材(1 )各種泡沫芯材(2 ) Balsa 輕木(3)各種蜂窩材表3各種泡沫芯材的主要性能和適用場合泡沫名稱性能特點適用場合PVC較好的防水滲透、隔熱和絕緣體及有效的交聯(lián)型適用甲板、艙壁和聚氯乙烯減振和阻尼特性，但高溫中強(qiáng)度和剛 度上層建筑，線性型用于受下降很多，其中交聯(lián)PVC強(qiáng)度剛度較高， 但很脆，而線性PVC韌性高沖擊載荷較大的船底和舭舷部PET聚乙二醇對酞酸酯高溫下的壓縮強(qiáng)度較高，更適于真空灌注、預(yù)浸料工藝，比PVC性價比更高，但 在同等重量下強(qiáng)度和硬度比PVC低適用于一般船艇的船體、甲板、艙壁、上層建筑等部件PS 聚苯乙

5、烯力學(xué)性能差、重量輕且成本低主要用作浮力材料PU聚氨酯隔熱、吸聲性良好,但力學(xué)性能不如PVC , 但高溫條件下能保持較好的強(qiáng)度和剛度用作骨架的芯材及受載 較小，起隔熱、隔音作用 的夾層板中SAN丙烯腈一苯乙烯熱穩(wěn)定性優(yōu)于線性PVC ,力學(xué)性能與其相當(dāng)在艦艇結(jié)構(gòu)中可代替線性PVCPEI 聚醚酰亞 胺有很高的使用溫度和良好的放火性能，但價格較貴用于兼有結(jié)構(gòu)和防火要求的部位PMI 聚甲基內(nèi) 烯酰亞胺為強(qiáng)度和剛度最高的泡沫，能滿足190度 高溫固化工藝對泡沫尺寸穩(wěn)定性的要求用于環(huán)氧或BMI共同化的夾層結(jié)構(gòu)FRP/CM船舶船體設(shè)計理念及其技術(shù)進(jìn)展FRP/CM的優(yōu)缺點(與傳統(tǒng)造船材料相比較)(1)FRP/

6、CM的優(yōu)點1）質(zhì)輕、高強(qiáng)，對船艇減重有較大潛力2）耐腐蝕，抗海生物附著；3）無磁性，因而是獵掃雷艦艇的最佳結(jié)構(gòu)功能材料；4）介電性和微波穿透性好；5）沖擊韌性好，能吸收高能量；6）導(dǎo)熱系數(shù)低，隔熱性好；7）船體表面可到達(dá)鏡光滑；8）可設(shè)計性好，能按船體各部件的不同要求實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計；9）整體性好，船體無接縫和縫隙，可防滲漏；10）成型簡便，比鋼制，木質(zhì)船省工，且批產(chǎn)性好；11）維修保養(yǎng)方便，全壽命期的經(jīng)濟(jì)性能好。（2）FRP/CM的缺點1）彈性模量低，其剪切模量則更低；2）層間剪切強(qiáng)度低；3）長期耐溫性差；4）有老化現(xiàn)象；5）有室溫蠕變現(xiàn)象；6）安全防護(hù)問題。FRP/CM艦船設(shè)計理念FRP/CM

7、材料與結(jié)構(gòu)的可設(shè)計性FRP/CM材料與結(jié)構(gòu)的同一性（3）FRP/CM船體性能對復(fù)合工藝及環(huán)境的依賴性FRP/CM船體復(fù)合效應(yīng)的優(yōu)越性(5) FRP/CM船體結(jié)構(gòu)型式的多樣性FRP/CM艦船結(jié)構(gòu)優(yōu)化選型的研究表4不同結(jié)構(gòu)形式的FRP/CM船體性能之比較結(jié)構(gòu)形式 性能單板加筋夾層硬殼式波形泡沫蜂窩船體重量較重輕輕重較輕艇體撓度較大較小較小小較小抗沖擊性能一般一般較好好較好水下噪聲輻射一般較好好較好一般耐火性能一般差較好較好一般橫向剛度和強(qiáng)度較好較好較好一般上工、.兒 較差建造方便性上工、.兒 較差較好較好好一般質(zhì)量控制一般上工、.兒 較差較好好一般修理與改裝性上工、.兒 較差上工、.兒 較差上工、

8、.兒 較差較好上工、.兒 較差生產(chǎn)周期一般較短較短較短較短著火毒氣性較好上工、.兒 較差一般較好較好3.4 FRP/CM單板加筋結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計的研究3.5夾層結(jié)構(gòu)是FRP/CM艦船的一個重要發(fā)展方向3.6 FRP/CM船體需考慮的問題和設(shè)計方法(1)FRP/CM船體設(shè)計所需考慮的幾個問題FRP/CM的特點是其強(qiáng)度和彈性模量均可設(shè)計的；FRP/CM是各向異性材料；FRP/CM的相對伸長很小，沒有明顯的屈服極限；FRP/CM的彈性模量很小，特別是剪切模量更低；FRP/CM的層間(剝離)強(qiáng)度較低；FRP/CM結(jié)構(gòu)的性能還取決于其建造方法和工藝條件及纖維的含7 ） FRP/CM船體結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)是個很

9、重要的問題。FRP/CM船體結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法1）仿母型船換算的等代設(shè)計2）按船級社規(guī)范的規(guī)范設(shè)計3）采用直接計算法進(jìn)行設(shè)計表5/纖維增強(qiáng)塑料船入級與建造規(guī)范中國已頒布的玻璃鋼序號規(guī)范名稱頒布年份施行日期發(fā)布機(jī)構(gòu)1內(nèi)河纖維增強(qiáng)塑料船建造和檢驗暫行規(guī)定19881988. 6.1中華人民共和國船舶檢驗局2玻璃纖維增強(qiáng)塑料海洋漁船建造規(guī)范19891990. 3.1中華人民共和國農(nóng)業(yè)部漁船檢驗局3纖維增強(qiáng)塑料船建造規(guī)范19911992.2.15中華人民共和國船舶檢驗局4玻璃纖維增強(qiáng)塑料漁船建造規(guī)范19951995. 5.1中華人民共和國農(nóng)業(yè)部漁船檢驗局56小艇入級與建造規(guī)范海上高速船入級與建造規(guī)范1996

10、19961996.6.151996.10.15中國船級社（內(nèi)含玻璃鋼船）中國船級社（內(nèi)含玻璃鋼船）7內(nèi)河高速船建造與檢驗規(guī)范19971997. 9.1中華人民共和國船舶檢驗局（內(nèi)含玻璃鋼船）8沿海小船檢驗規(guī)范20012001.7.1中國船級社（內(nèi)含玻璃鋼船）9內(nèi)河高速船入級與建造規(guī)范20022002. 9.1中國船級社（內(nèi)含玻璃鋼船）10沿海小船入級與建造規(guī)范20052005. 7.1中國船級社（內(nèi)含玻璃鋼船）11海上高速船入級與建造規(guī)范20052005. 11.1中國船級社（內(nèi)含玻璃鋼船）12內(nèi)河小型船舶建造規(guī)范20062006. 3.1中國船級社（內(nèi)含玻璃鋼船）13游艇建造規(guī)范200720

11、07. 10.1中國船級社（內(nèi)含玻璃鋼船）14玻璃纖維增強(qiáng)塑料漁業(yè)船舶建造規(guī)范20082008. 10.1中華人民共和國漁業(yè)船舶檢驗局FRP/CM船體制造和質(zhì)量控制及其最新進(jìn)展4.1. FRP/CM船體成型工藝和質(zhì)量控制概述4.2真空輔助成型工藝的開發(fā)及其基本工作原理4.3真空輔助成型工藝的優(yōu)點4.4真空輔助成型在艦船中的應(yīng)用實例SCRIMP（真空導(dǎo)入）工藝流程圖威海中復(fù)西港船廠采用真空輔助工藝成型34m玻璃鋼漁政船srea composite double-bag 刷fusion process(Bugging (tesigp incUrf-Ei mieri her雙層真空袋滲透工藝FRP/CM在艦船中應(yīng)用的方向和現(xiàn)狀FRP/CM最重要的應(yīng)用是建造獵掃雷艦艇FRP/CM是建造中小型船 艇最有潛力的結(jié)構(gòu)/隱身材料FRP/CM是中小型艦船上層建筑材料的最佳選擇FRP/CM是建造中小型高速高性能船艇最合適的材料結(jié)語6.1 FRP/CM是一種理想的新穎結(jié)構(gòu)/,功能材料，它具有傳統(tǒng)均 質(zhì)材料無法比擬的優(yōu)良綜合性能。業(yè)已形成與木質(zhì)、鋼質(zhì)和鋁質(zhì)船 舶有很大差異，且獨具特色的FRP/CM艦船之材料、設(shè)計與制造技 術(shù)。6.2近年來FRP/CM船體材料、設(shè)計與制造工藝技術(shù)已取得很大 進(jìn)展，特別是真空輔助成型工