船舶复合材料应用现状及发展趋势

复合材料因其显著的性能特点,在船舶领域具有广阔的应用空间,随着建造工艺的进步和材料性能的提升,船舶复合材料应用范围和比重逐步增大。研究船舶复合材料的结构属性、建造工艺和应用优势,梳理国内外船舶复合材料应用现状,分析船舶复合材料应用发展方向,研判船舶复合材料发展趋势,为我国船舶复合材料的发展提供参考方向。     

复合材料夹芯结构研究现状及其在船舶工程的应用

针对复合材料夹芯结构,从它的特种性能研究、特种结构研究、力学分析方法研究、制造工艺研究和复合材料夹芯结构在船舶领域的应用几个方面综述了最近的研究现状。归纳可知,复合材料夹芯结构具有高比强度、高比刚度,良好的导热性能,以及具有优良的可设计性。这种结构可以被设计成板、壳、柱等特种结构以适应工程需要。对于复合材料夹芯结构的研究主要集中于承载机理和功能特性研究,其制造工艺以RTM,VARTM,VARI等工艺方法为主。在船舶领域,军船和民船2个方面都广泛应用复合材料夹芯结构。     

核壳结构银纳米复合材料制备及应用概述

核壳结构银纳米复合材料具有独特的物理和化学特性,在传感器检测、协同催化以及电磁屏蔽等领域有着广阔的应用前景,受到了学术界和工业界的广泛关注。近年来,有关核壳结构银纳米复合材料制备和应用探索的报道层出不穷,为很多领域的发展指明了方向。     

水中兵器用复合材料的研究

颗粒增强复基复合材料具有优异的机械性能和物理性能，是制造水中兵器零部件理想的材料。本文综合评述颗粒增强铝基复合材料的各种制备方法和有关性能，介绍颗粒增强铝基复合材料在一些领域的应用情况。     

复合材料帆船桅杆强度可靠性分析

针对帆船桅杆失效事件,基于船舶领域可靠度理论,对复合材料帆船桅杆的可靠度进行计算。建立复合材料帆船桅杆的有限元模型,对某一铺层方案进行强度校核。基于可靠性理论,采用JC法和Matlab软件对复合材料帆船桅杆的强度可靠性进行分析,最终得到复合材料桅杆的可靠性指标。该研究能避免传统强度校核采用的确定性方法不能保证结构每个位置在一定概率下都是安全的缺点,对复合材料桅杆的结构可靠性研究具有一定的参考价值。     

碳纤维复合材料在游艇制造中的应用

正碳纤维具有十分优异的力学性能,是先进复合材料最重要的增强体,通过与树脂、碳、陶瓷、金属等基体材料复合后可制得优异的碳纤维复合材料。其复合材料以轻质、高强度、高模量、耐腐蚀、耐疲劳、可设计性强、结构尺寸稳定性好和可大面积整体成型等特点,在游艇制造等众多领域得到应用。     

PVA纤维增强水泥基复合材料的耐久性能

混凝土结构的耐久性是工程领域需要迫切解决的问题之一。PVA（聚乙烯醇）纤维增强水泥基复合材料（PVA—ECC）在水泥基制品开发、桥梁道路施工、结构加固补强等领域有着广阔的应用前景。文中阐述了各种因素对PVA纤维增强水泥基复合材料的耐久性能的影响及目前研究的不足,以进一步研究优化该材料的耐久性能,更好地应用于实际工程。     

不同载荷形式下复合材料层合板渐进失效行为研究

近年来复合材料在船舶与海洋工程领域得到快速发展。船舶在服役周期内受载复杂,主要承载板材除受典型的面内拉压外载外,免不了遭受横向波浪载荷作用。研究复合材料层合板在不同载荷形式下结构的响应特征与损伤演化特性,有助于先进复合材料的性能评估及优化设计。本文采用三维实体单元及内聚力单元建立复合材料层合板模型进行计算分析,考察拉压载荷下层合板的极限承载能力与渐进失效过程,研究在横向载荷下层合板结构强度,对比分析其层内及层间损伤模式的差异性。     

单向复合材料高应变率下材料特性的研究(英文)

在船舶领域,复合材料及夹芯复合材料板梁结构已大量应用在舰船结构中,尤其游艇及复合材料高速艇上.在运行过程中,这些结构有时很可能会受到如砰击、碰撞等动态载荷或高速冲击载荷.然而到目前为止,大多数的结构设计所用到的材料特性仍基于低应变率情况下的准静态测试结果.该文研究了高速艇等结构中的纤维增强复合材料高应变率情况下的材料特性,通过引入一种粘弹性模型来模拟并分析研究对象.并在世界先进的INSTRON高应变率材料试验机上设计并完成了相关试验,验证了该枯弹性模型、确定了模型中的材料参数.该粘弹性模型然后被用来研究分析应变率对单向复合材料机械特性的影响.     

非均匀伴流中复合材料螺旋桨非定常空化流固耦合研究

复合材料可改善螺旋桨空化性能及振动特性,在先进海洋推进装备领域备受关注。本文基于URANS计算复合材料螺旋桨外流场,应用FEM求解桨叶结构动态响应,并将水动力载荷及结构变形实时双向传递,建立复合材料螺旋桨非定常空化流固耦合数值计算方法。精细地模拟了桨叶经过高伴流区过程中叶梢空泡的演化;叶梢最大变形量随着叶梢空泡的初生、发展而逐渐增大,在梢涡空泡形成阶段达到最大值,然后随着空泡的溃灭而减小;揭示了复合材料的应用使螺旋桨推进效率得以提高、叶梢空化得以抑制的机理,即复合材料螺旋桨在空化水动力载荷作用下产生弯扭耦合变形,自适应地调整攻角以抑制空泡发展;对比了典型空化工况下复合材料与刚性金属螺旋桨空化水动力性能的区别;与刚性金属桨相比,复合材料螺旋桨的压力脉动峰值缓和,对非均匀伴流场的适应性更好。     

初应力状态下夹芯复合材料曲梁面板的局部振动的理论分析

在船舶领域,以复合材料层合面板及泡沫芯材组成的夹芯复合材料板梁结构已大量应用在游艇及复合材料高速艇上.文章研究了受初始静载荷作用下夹芯复合材料曲梁的面板的局部自由振动问题,并给出一种相应的理论分析方法.文中通过将芯材简化为Winkler弹性地基,将面板简化为一复合材料曲梁,从而使所研究问题蜕化为有初始静载荷作用下弹性地基上任意曲梁的固有振动问题.在局部振动位移是基于初始静载平衡位置并与初始位移相比是小量的假定的基础上,根据能量原理推导出面板的运动方程.研究的结果表明,该面板的局部振动不只取决于面板的弯曲刚度和长度,以及芯材的弹性刚度,也在很大程度上取决于梁的曲率及面板所受到的初始轴向压力.     

颗粒增强复合材料Voronoi单元法整体应力场的研究分析

颗粒增强复合材料是一种新型的复合材料,因其优越的力学性能,与原组成材料相比有显著的提高,具有良好的抗疲劳性能,因此被广泛应用于建筑、国防和军事等多个重要领域。通过建立颗粒增强复合材料数值分析模型,对颗粒增强复合材料进行数值模拟计算,采用Voronoi单元法和普通有限元法Marc软件对比分析,该算法的数值模拟计算结果具有较好的准确性,Voronoi网格能够体现颗粒的细观形态以及颗粒的分布情况,每一个夹杂即为一个Voronoi单元,从而得到颗粒增强复合材料Voronoi单元法数值模拟和夹杂空间随机分布对整体应力场的影响。     

舰船复合材料结构物应用工程技术特点及内涵分析

针对舰船平台技术所面临的发展需求与挑战,从总体平台特性、综合隐身以及综合保障技术发展需求的角度,简要分析开展舰船复合材料结构物应用工程的必要性和紧迫性。以西方国家潜艇应用为例,梳理国外舰船复合材料结构物应用发展思路,提出并阐明舰船功能复合材料结构物应用工程的3个“一体化”技术特点,着重探讨总体/结构设计技术的定义、内涵及关键技术组成。最后,针对我国未来在该领域的发展需求,提出应在尽快制定顶层规划的同时,着力加强设计基础研究和规范体系性建设。     

颗粒增强复合材料网格划分对精度影响结果比较

有限元的思想是在给定的边界条件下,利用变分法将二阶偏微分方程问题转化为一阶偏微分方程的极值。在颗粒增强复合材料,异相材料的加入的影响是两方面的,一方面改善了材料材料性能,另一方面断裂特性和疲劳特性下降。本文构造了一个简单的平面应力模型,研究在有夹杂的基体中的应力集中现象,模拟了颗粒夹杂复合材料的力学性能,分析了网格划分对复合材料力学分析精度的影响。在颗粒增强复合原材料中,加入非均质材料可以提高材料的性能,但同时导致材料的断裂性能和疲劳性能下降。如何正确地分析和模拟微结构对复合材料力学性能的影响,一直是力学和材料领域的前沿课题之一。     

聚苯胺／CuFeS2纳米复合材料的制备与表征

聚苯胺/CuFeS2（PANI/CuFeS2）纳米复合材料不仅具有导电高聚物和氧化物半导体的优良光电特性,还具有纳米材料特有的功能性,在传感、催化、吸波和能源材料等领域有着广阔的应用前景。文中采用原位聚合法制备了PANI/CuFeS2纳米复合材料,分别采用傅立叶红外光谱（FT-IR）、X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、UV-Vis 漫反射吸收光谱和电导率测量等对所得复合微粒进行表征。结果表明：CuFeS2纳米颗粒均匀的分散在聚苯胺（ PANI）基体内,PANI/CuFeS2复合材料中未存在键合作用,而只是简单的物理包覆,所以对各自的性能均未造成影响。与聚苯胺相比,PANI/CuFeS2复合材料光电性能得到有效提高,且CuFeS 2添加量为30％时其性能最佳。     

CFRP加固钢筋混凝土简支梁试验研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有高强、轻质和耐腐蚀等优点,在结构加固领域的应用日趋广泛。采用对比试验法,对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的承载力及不同初始受荷水平下对加固效果的影响进行实验研究,得出结论。     

耐蚀金属复合材料在海洋环境中应用的可行性研究

以不锈钢/碳钢金属复合材料为例,探讨耐蚀金属复合材料在海洋环境中长期使用的可行性。结果表明,耐蚀金属复合材料在海洋大气区和浪溅区时具有良好的耐蚀性,使用效果显著;但当耐蚀金属复合材料在水位变动区使用时,必须采取有效措施(如阴极保护)消除复合材料基材与复材之间电偶腐蚀,以保证复合材料在该区域的使用效果。     

舰船复合材料防护结构的选择与优化

为选择与优化舰船复合材料防护结构,根据陶瓷材料的密度小、强度大、硬度高、抗冲击性能良好等特征,建立以金属为面板的金属/陶瓷复合材料和以陶瓷为面板的陶瓷/金属复合材料结构模型,研究复合材料层合板在爆炸冲击载荷下的抗冲击性能,陶瓷/金属复合材料的抗爆炸冲击性能远远优于金属/陶瓷复合材料的抗爆炸冲击性能。在此基础上,考虑复合材料层合板在防护结构中的位置,讨论不同结构参数对防护结构爆炸冲击性能的影响。研究结果表明,当复合材料层合板设置在空舱外板时,舰船的抗爆炸冲击性能相对较优。     

弹性层状纤维织物减振垫对振动传播的分析

本文研究了一种新型弹性层状纤维织物减振材料。这种材料的属性属于复合材料范畴,该材料由紧密编织的薄型帆布经层层紧压拧成,每层材料在注入弹性复合物和霉菌抑制剂后模具成型,这种材料的属性特别适用于减少冲击、振动产生的影响和结构噪声。目前减振材料在隔振领域的应用范围很广,包括汽车、船舶、铁桥、飞机、机械设备以及音响机器等,要求使用减振材料的领域越来越多。     

复合材料在海洋船舶中的应用

首先给出了复合材料的定义,然后分析了船用复合材料的优势,最后阐述了复合材料在海洋船舶中的应用,并探讨我国船用复合材料发展存在的问题及发展趋势。