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舰船复合材料结构物应用工程技术特点及内涵分析

2021-04-27梅志远

中国舰船研究 2021年2期
关键词:结构设计复合材料结构

梅志远

海军工程大学 舰船与海洋学院,湖北 武汉 430033

0 引 言

自20 世纪40 年代初玻璃钢研制获得成功以来,以纤维增强树脂基复合材料(FRP)为代表的舰船复合材料结构设计技术得到了持续的关注和发展。复合材料拥有众多固有的优良特性,如高比强度、无磁、高阻尼和耐腐蚀等,其结构的独特性、功能的“一体化”可设计性和优异的复杂曲面易加工性,必将为未来舰船平台技术的发展提供新的途径。更为重要的是,在结构可设计性方面,其不仅体现为材料的各向异性和铺层设计特性,而且在保证结构强度及刚度要求的前提下,还能够通过功能材料复合、结构形式设计与传感器、做动元器件的合理融合,实现多种功能特性的兼容,甚至是智能控制。因此,上述特性可为未来功能型和智能型舰船结构物的设计与建造提供无限的发展空间及可能。

近40 多年以来,复合材料结构设计技术在我国航空航天领域的发展势头极为迅猛,但在船舶与海洋工程领域的应用却相对迟缓,尤其是在舰船复合材料结构工程应用领域,甚至出现了“需求大于能力、工程先于理论”的尴尬局面。以猎/扫雷舰艇为例,截至2010 年,全世界32 个沿海国家已建造全复合材料的猎/扫雷舰艇共计391 艘,而我国尚无1 艘在役。究其原因,认为主要源于如下方面:其一,我国舰船设计者和管理者们长期以来总是将复合材料结构设计简单地归属为材料设计问题,而总体和结构设计的主导作用缺失;……

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