作為在海洋領域應用的復合材料,復合材料性能的優越性主要體現在輕質高強,能有效提高船體的儲備浮力;結構功能一體化,在滿足結構承載的情況下性能可設計,通常具有聲學、雷達、減振、防護、低磁等其他性能,一般的材料成型過程同樣是結構成型過程;耐腐蝕,可滿足高鹽、高濕、紫外線等苛刻海洋環境要求;耐老化,可滿足船舶的長壽命要求。
近年來,隨著復合材料設計制造成本的降低,以及力學性能的提升,復合材料在艦船上的應用也向著大型化,高端化發展。當前,艦船復合材料的研究還主要集中在提高耐吸濕老化性能,提升高低溫力學性能、艦船輕量化以及提高透聲性能等方面。
轉向艙內,復合材料應用的瓶頸還體現在對潔凈度,以及對材料耐火性能的要求。艦船內部的材料容易受水汽侵蝕,不僅危害著結構的強度,某些材料表面易附著和滋生細菌,影響船員的健康,對于在艦船上長期起居生活的人員,危害程度更大。
此外,船艙內的空間有限,在發生火災事故時,逃生的難度驟增,促使了對材料更為嚴格要求的耐火標準。一般采用具有阻燃特性復合材料的地板、墻面和耐火分隔外。但在評估火災剩余強度特性、熱−力耦合損傷特征演變規律及材料/結構的一體化交互設計特征方面的研究極為有限。
連接接頭設計也屬于結構性設計范疇。在連接技術上,尤其是考慮了艦船特殊應用要求的復合材料結構連接技術。其中,亟需重點關注對耐壓水密性和振動傳遞等要求的特種連接技術的研究。
在艦船用復合材料結構設計層面,變剛度設計技術是復合材料結構設計的重要優勢特點,也是大幅提高潛在結構性能的重要途徑。目前可以在復合材料螺旋槳中加以應用,但應用化程度不明朗。由于制造成本高、設計與制造交互難度大,所以目前變剛度設計的技術成熟度還遠未達到要求。(來源:中國復材)
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