標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制多功能層合板

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[size=2][font=宋體]復(fù)合材料[/font][/size][size=2](Composite materials)[/size][size=2][font=宋體]，是由兩種或兩種以上不同組分材料組成的材料，各組份材料基本上仍保持其固有的物理和化學(xué)性能，彼此間有明顯的界面，在宏觀上組成具有新性能的材料。在復(fù)合材料中，通常有一相為連續(xù)相，稱為基體；另一相為分散相，稱為增強(qiáng)材料。兩相之間存在著相界面。按基體材料可分成金屬基、聚合物基復(fù)合材料和無(wú)機(jī)非金屬基復(fù)合材料三種；按增強(qiáng)纖維種類分主要有玻璃纖維復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料、有機(jī)纖維復(fù)合材料、金屬纖維和陶瓷纖維幾種。雖然復(fù)合材料的組分材料保持著其相對(duì)的獨(dú)立性，但其性能卻不是組分材料性能的簡(jiǎn)單相加，而是相互[/font][/size][size=2]“[/size][size=2][font=宋體]取長(zhǎng)補(bǔ)短[/font][/size][size=2]”[/size][size=2][font=宋體]，有著協(xié)同作用，極大的彌補(bǔ)了單一材料的缺點(diǎn)。在一定程度上講，它綜合了各種材料如纖維，樹(shù)脂，橡膠，金屬，陶瓷等的優(yōu)點(diǎn)。其具有比強(qiáng)度、比模量大；耐疲勞性能好；減震性好；過(guò)載時(shí)安全性好；有較好的加工工藝性，對(duì)復(fù)雜曲面能夠一次成型，能夠大幅減少零部件，具有較好的優(yōu)勢(shì)；耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點(diǎn)，被譽(yù)為是面向未來(lái)的新興材料。[/font][/size][size=2][/size]
[size=2][font=宋體]層合板是[/font][/size][size=2][font=宋體]由兩層或多層簡(jiǎn)單層板粘合在一起作為一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)單元。[/font][/size][size=2][font=宋體]各單層的材料主方向的布置使結(jié)構(gòu)元件能承受幾個(gè)方向的載荷。其中單層板是層合板或?qū)雍辖Y(jié)構(gòu)分層的基本單元。層合板各單層的材料、厚度和彈性主方向等可以互不相同。適當(dāng)?shù)馗淖冞@些參數(shù)，就可以設(shè)計(jì)出最有效地承受特定外載的結(jié)構(gòu)元件，這是復(fù)合材料層合板突出的優(yōu)點(diǎn)之一。[/font][/size][b][size=2][font=宋體][/font][/size][/b]
[size=2][font=宋體]復(fù)合材料的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)就是可設(shè)計(jì)性?？稍O(shè)計(jì)性是指通過(guò)選擇增強(qiáng)材料與基體材料的種類及其不同配比、增強(qiáng)材料的鋪設(shè)形式等從而獲得在需要方向上的更好的性能增強(qiáng)，而這一點(diǎn)是普通金屬材料所不可比擬的。由于復(fù)合材料所表現(xiàn)優(yōu)異的性能，在航空航天等高精尖領(lǐng)域迅速獲得長(zhǎng)足的發(fā)展，但是在普通領(lǐng)域里所占的比重依然較小，究其原因主要有：[/font][/size][size=2][/size]
[size=2][font=宋體]雖然復(fù)合材料的理論已獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，而且可設(shè)計(jì)性所表現(xiàn)出的巨大優(yōu)勢(shì)，對(duì)于創(chuàng)造新型復(fù)合材料方面起著巨大作用，但這一點(diǎn)卻影響其的廣泛應(yīng)用，因?yàn)槊看问褂眯碌臉?shù)脂和纖維或者改變已有材料的配比、工藝時(shí)，會(huì)直接影響到其性能的變化，都需要重新測(cè)試復(fù)合材料部件的性能表現(xiàn)。其次復(fù)合材料的制造成本偏高，導(dǎo)致復(fù)合材料在性價(jià)比上還無(wú)法具有與傳統(tǒng)鋼材相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。第三是較差的可修復(fù)性，這是因?yàn)閺?fù)合材料是無(wú)定形的或異構(gòu)材料，它的某些特定性能，如強(qiáng)度和剛度，是統(tǒng)一在一個(gè)或兩個(gè)方向的。這點(diǎn)與金屬是不同的，因?yàn)榻饘偈强梢匝诱沟?，而且是同質(zhì)的。因此，當(dāng)復(fù)合材料部件出現(xiàn)故障后，必須整個(gè)換掉，而不能使用補(bǔ)丁。第四由于目前復(fù)合材料的成型工藝，尤其是非金屬基的復(fù)合材料基本上局限于一次成型，因而受到制造工藝的制約，難以制造大型結(jié)構(gòu)物，在諸如船舶、大型建筑等領(lǐng)域受到嚴(yán)重影響。[/font][/size][size=2][/size]
[size=2][font=宋體]標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制多功能層合板是按照一定標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制的復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)件。它包括拼接件、結(jié)構(gòu)件和功能件三部分。結(jié)構(gòu)件是按照不同要求預(yù)制好的具有特定的力學(xué)特征的用于結(jié)構(gòu)應(yīng)力的一系列組件；拼接件是用于將預(yù)制好的結(jié)構(gòu)件、功能件快速拼接在一起，并保證其所具有的結(jié)構(gòu)力學(xué)和增強(qiáng)性能特征；功能件是可選的用于提供附加功能的系列組件，比如減震、隔音、阻燃、絕熱、透波或吸波等不同的功能需求。采用標(biāo)準(zhǔn)化形式，可以為不同的應(yīng)用場(chǎng)合提供相應(yīng)的選擇空間，而且當(dāng)某一塊損壞時(shí)，只需更換該塊即可，無(wú)需對(duì)整體進(jìn)行更換；采用工廠化生產(chǎn)能有效降低生產(chǎn)成本，提高性價(jià)比；采用拼接件，不僅可以提供現(xiàn)場(chǎng)的快速安裝，也可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工廠化組裝為大型的獨(dú)立結(jié)構(gòu)組件，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的整體吊裝；采用獨(dú)立的功能件，不僅能提供指定的功能需求，減少不必要的功能附加，從而降低整體投資，還可以根據(jù)要求提供后期功能變更配置，而無(wú)需改變已有的結(jié)構(gòu)。[/font][/size][size=2][/size]
[size=2][font=宋體]在目前的船舶制造領(lǐng)域里，[/font][/size][size=2][font=宋體]復(fù)合材料比金屬和其他傳統(tǒng)材料，如木材、鋼或鋁等金屬相比，復(fù)合材料其比強(qiáng)度高、比模量大，可以將部件的總重量減少30～40%，此外還通過(guò)部件整合，消除了緊固件，從而進(jìn)一步降低重量。重量的整體減少帶來(lái)了一連串的二次優(yōu)勢(shì)，如更低的運(yùn)營(yíng)成本、更少的溫室氣體排放和更高的燃油效率。復(fù)合材料也為船艇建造師提供了更大的設(shè)計(jì)自由度，不僅僅是有可能制造出形狀復(fù)雜的部件，更重要的是可以根據(jù)應(yīng)力選擇相應(yīng)的增強(qiáng)板材，還可以采用具有特定的應(yīng)力結(jié)構(gòu)整體艙室構(gòu)件，不僅可以保證分散降低主結(jié)構(gòu)的應(yīng)力的同時(shí)，提供整體艙室舾裝，甚至是部分艙室獨(dú)立更換。此外，復(fù)合材料由于其自身具有耐腐蝕性和耐久性的特點(diǎn)，基本無(wú)需考慮防腐要求，因此如果將其與有競(jìng)爭(zhēng)力的材料相比，復(fù)合材料部件的壽命周期成本明顯更低，因?yàn)樗木S護(hù)成本更低。同樣，在大型建筑或超高層建筑領(lǐng)域，其質(zhì)輕，高強(qiáng)，多種功能可調(diào)，可進(jìn)行預(yù)制后安裝等特性同樣具有優(yōu)勢(shì)。[/font][/size][size=2][font=宋體]總之，采用標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制的可快速拼接的復(fù)合材料板材，不僅在保證其自身的優(yōu)良性能下，改進(jìn)了加工成型工藝，提供了更多的功能選擇性，減少?gòu)?fù)合材料可修復(fù)性的不足之處，提高其性價(jià)比，不僅拓寬了船舶建造材料選擇，提供了更靈活的設(shè)計(jì)選擇和更大的安裝可調(diào)性，滿足了模塊化設(shè)計(jì)和安裝的需求，勢(shì)必在未來(lái)的船舶領(lǐng)域的應(yīng)用。[/font][/size]