6.聚合物基復(fù)合材料的性能

1、第六章第六章 聚合物基復(fù)合材料聚合物基復(fù)合材料 6.1 聚合物基復(fù)合材料的性能 6.2 聚合物基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.3 聚合物基復(fù)合材料的應(yīng)用高分子材料的力學(xué)性能高分子材料的力學(xué)性能力學(xué)性能的基本指標(biāo)高彈性能粘彈性聚合物的力學(xué)屈服聚合物的力學(xué)強(qiáng)度摩擦與磨耗疲勞強(qiáng)度6.1.1 力學(xué)性能的基本指標(biāo)力學(xué)性能的基本指標(biāo)應(yīng)力和應(yīng)變應(yīng)力和應(yīng)變應(yīng)變受到外力作用而又不產(chǎn)生慣性移動(dòng)時(shí)，材料的幾何形狀和尺寸發(fā)生的變化應(yīng)力定義為單位面積上的內(nèi)力，內(nèi)力是材料宏觀變形時(shí)，其內(nèi)部分子及原子間發(fā)生相對(duì)位移，產(chǎn)生分子間及原子間對(duì)抗外力的附加內(nèi)力。材料的受力方式簡(jiǎn)單拉伸：張應(yīng)變e = l / l0, 習(xí)用應(yīng)力s = F/

2、A0.簡(jiǎn)單剪切：材料受到與截面相平行、大小相等、方向相反且不在同一直線上的兩個(gè)力F作用時(shí)，發(fā)生簡(jiǎn)單剪切。 g = l / l0 = tan q, s s = F/ A0均勻壓縮： gv = V / V0 力學(xué)性能的基本指標(biāo)力學(xué)性能的基本指標(biāo)彈性模量彈性模量 彈性模量（模量） 單位應(yīng)變所需應(yīng)力的大小，是材料剛性的表征。 三種形變對(duì)應(yīng)三種模量 拉伸模量（楊氏模量）：E = s / e 剪切模量 ：G = ss / g 體積模量（本體模量）：B = P / gv 三種模量間的關(guān)系：E = 2G ( 1 + n ) = 3 B (1- 2n) n 是泊松比：拉伸形變中橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值力學(xué)性能的

3、基本指標(biāo)力學(xué)性能的基本指標(biāo)硬度與強(qiáng)度硬度與強(qiáng)度 硬度是衡量材料表面抵抗機(jī)械壓力的一種指標(biāo)。 硬度的大小與材料的抗張強(qiáng)度和彈性模量有關(guān)。 有時(shí)用硬度作為抗張強(qiáng)度和彈性模量的一種近似估值。 強(qiáng)度u 抗張強(qiáng)度（拉伸強(qiáng)度）:試樣斷裂前所承受的最大載荷與其截面積之比u 抗彎強(qiáng)度（撓曲強(qiáng)度），s t = 1.5Pl0 / bd2u 抗沖擊強(qiáng)度（沖擊強(qiáng)度）, 衡量材料韌性的指標(biāo)，指試樣受沖擊載荷破裂時(shí)單位面積所吸收的能量。 s i = W / bd6.1.2 聚合物基復(fù)合材料的總體性能聚合物基復(fù)合材料的總體性能材料比重抗張強(qiáng)度(GPa)彈性模量(100GPa)比強(qiáng)度(GPa)比模量(100GPa)鋼7.81

4、.032.10.130.27鋁2.80.470.750.170.26鈦4.50.961.140.210.25玻璃鋼2.01.060.40.530.21碳纖維/ 環(huán)氧1.451.51.41.030.97碳纖維/ 環(huán)氧1.61.072.40.71.5有機(jī)纖維 / 環(huán)氧1.41.40.81.00.57硼纖維 / 環(huán)氧2.11.382.10.661.0表6-1 各種材料的比強(qiáng)度和比模量聚合物基復(fù)合材料的總體性能聚合物基復(fù)合材料的總體性能(1)比強(qiáng)度、比模量較高比強(qiáng)度、比模量較高 玻璃纖維復(fù)合材料有較高的比強(qiáng)度、比模量。而碳纖維、硼纖維、有機(jī)纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料的比強(qiáng)度相當(dāng)于鈦合金的3-5倍，它們

5、的比模量相當(dāng)于金屬的2-4倍。 耐疲勞性能好耐疲勞性能好 金屬材料的疲勞破壞是沒有明顯預(yù)兆的突發(fā)性破壞，而聚合物基復(fù)合材料中纖維與基體的界面能阻止材料受力所致裂紋的擴(kuò)展。其疲勞破壞總是從纖維的薄弱環(huán)節(jié)逐漸擴(kuò)展到結(jié)合面上，破壞前有明顯的預(yù)兆。大多數(shù)金屬材料的疲勞強(qiáng)度極限是其抗張強(qiáng)度的40-50。而碳纖維聚酯復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度極限可達(dá)其抗張強(qiáng)度的70-80。聚合物基復(fù)合材料的總體性能聚合物基復(fù)合材料的總體性能(2)(2) 減震性好減震性好 受力結(jié)構(gòu)自振頻率的影響因素： 結(jié)構(gòu)的形狀，結(jié)構(gòu)材料的比模量（與其平方根成正比）。 比模量高，自振顏率高。 界面具有吸振能力，振動(dòng)阻尼高。 試驗(yàn)表明：同樣大小的振

6、動(dòng)，輕合金梁需 9 s 才能停止，碳纖維復(fù)合材料梁只需 2.5 s 就會(huì)停止。安全性好安全性好 復(fù)合材料中有大量增強(qiáng)纖維，當(dāng)材料過載而有少數(shù)纖維斷裂時(shí)，載荷會(huì)迅速重新分配到未破壞的纖維上，使整個(gè)構(gòu)件在短期內(nèi)不致于失去承載能力。聚合物基復(fù)合材料的總體性能聚合物基復(fù)合材料的總體性能(3)(3) 可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、成型工藝簡(jiǎn)單可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、成型工藝簡(jiǎn)單 通過改變纖維、基體的種類及相對(duì)含量、纖維集合形式及排列方式、鋪層結(jié)構(gòu)等可滿足材料結(jié)構(gòu)和性能的各種設(shè)計(jì)要求。 整體成型，一般不需二次加工，可采用手糊成型、模壓成型、纏繞成型、注射成型和拉擠成型等各種方法制成各種形狀的產(chǎn)品。 不足不足 斷裂伸長(zhǎng)率??； 抗沖擊強(qiáng)度

7、差； 橫向強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度低。6.1.3 玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料的共同特點(diǎn)玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料的共同特點(diǎn) 玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料 (GFRP) 俗稱玻璃鋼： 包括聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼和酚醛玻璃鋼。 比重小、比強(qiáng)度較高，比鋁輕，而比強(qiáng)度比高級(jí)合金鋼高； 良好的耐腐蝕性，超過不銹鋼； 良好的電絕緣性，電阻率和擊穿電壓都達(dá)到絕緣材料標(biāo)準(zhǔn)； 不受電磁作用影響，微波透過性好； 保溫、隔熱、隔音、減震等。剛性差，彎曲彈性模量只有鋼的1/10；導(dǎo)熱性差；易發(fā)生光氧老化。環(huán)氧玻璃鋼的特點(diǎn)環(huán)氧玻璃鋼的特點(diǎn) 綜合性能最好的玻璃鋼。 環(huán)氧樹脂對(duì)玻璃纖維的粘結(jié)力強(qiáng)，所得玻璃鋼的 界面剪切強(qiáng)度最高； 機(jī)械強(qiáng)度高于

8、其他玻璃鋼； 尺寸穩(wěn)定性最好，固化收縮率只有1-2%。 環(huán)氧樹脂粘度大，加工不便； 成型時(shí)需要加熱，不便于制造大型制件。聚酯玻璃鋼的特點(diǎn)聚酯玻璃鋼的特點(diǎn) 突出特點(diǎn)：加工性能好 不飽和聚酯中加入引發(fā)劑和促進(jìn)劑后，可在室溫固化 成型；使用苯乙烯等稀釋劑稀釋的樹脂粘度低，可采用 各種成型方法加工成型，可制作大型構(gòu)件。 透光性好，透光率達(dá)60-80%，用于制作采光制件 價(jià)格便宜 固化收縮率大，4-8% 耐酸、堿性相對(duì)較差酚醛玻璃鋼的特性酚醛玻璃鋼的特性 耐熱性最好的玻璃鋼，可在200 oC 長(zhǎng)期使用； 耐燒蝕性好，可用于制造宇宙飛船的外殼； 耐電弧性好，用于制作耐電弧絕緣材料； 價(jià)格便宜。 固化收縮率

9、大； 性脆； 酚醛樹脂對(duì)人體皮膚有刺激作用。各種玻璃鋼與金屬性能的比較各種玻璃鋼與金屬性能的比較性能聚酯玻璃鋼環(huán)氧玻璃鋼酚醛玻璃鋼鋼鋁高級(jí)合金比重1.7-1.91.8-2.01.6-1.857.82.78.0拉伸強(qiáng)度/MPa70-299180-35070-280700-84070-2501280壓縮強(qiáng)度/MPa210-250180-300100-270350-42030-100-彎曲強(qiáng)度/MPa210-35070.3-4701100420-46070-110-比強(qiáng)度/MPa16018011550-160導(dǎo)熱系數(shù)J/m.h.K1.0380.63-1.507-155-748726-828-線膨脹系

10、數(shù)*10-6 /oC711-353.5-10.71223-玻璃鋼型材的導(dǎo)熱系數(shù)是鋼材的1/150，是鋁材的1/650 6.1.4 玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的性能玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的性能材 料比 重抗拉強(qiáng)度（MPa)比強(qiáng)度（MPa)普通鋼A37.8540050不銹鋼1Cr18Ni9Ti855068.8硬鋁合金LY122.3470167.3增強(qiáng)尼龍6101.45250179.9增強(qiáng)尼龍10101.23130146.3增強(qiáng)PC1.4214098.3增強(qiáng)PP1.129080.4 與玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料相比，玻璃纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料比重更小，除比強(qiáng)度較高外，其蠕變性也大為改善。它與部分金屬的比強(qiáng)度比

11、較如下：玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯（玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯（FR-PPFR-PP）突出特點(diǎn): 機(jī)械強(qiáng)度比純PP大大提高，當(dāng)短切玻璃纖達(dá)3040%時(shí)， 其抗拉強(qiáng)度達(dá)到100 MPa，大大高于工程塑料PC、PA等; 使PP的低溫脆性得到了大大改善; -的吸水率小，是POM和PC的十分之一; 耐沸水和水蒸氣突出，含短切纖維的-，在水中煮1500小時(shí)，其抗拉強(qiáng)度只降低，在水中浸泡時(shí)強(qiáng)度不變。 加入經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維后，其熱變形溫度 顯著提高，可達(dá)153 ，接近純PP的熔點(diǎn)。玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺（玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺（FR-PA）p可大大改善其耐熱性和尺寸穩(wěn)定性。 纖維含量達(dá)30-35%時(shí)，抗拉強(qiáng)度可提高2-3

12、倍， 抗壓強(qiáng)度可提高1.5倍; 耐熱性提高明顯，尼龍-6的使用溫度為120 oC， 增強(qiáng)后使用溫度高達(dá)170-180 oC; FR-PA的線膨脹系數(shù)比PA降低約25%; 耐水性得到改善，PA6吸濕率為4%，F(xiàn)R-PA6降到2%。u不足: FR-PA的耐磨性比PA差。玻璃纖維增強(qiáng)聚苯乙烯類塑料玻璃纖維增強(qiáng)聚苯乙烯類塑料 聚苯乙烯類塑料包括PS、BS、ABS、AS等，多數(shù)為橡膠改性樹脂。 玻璃纖維增強(qiáng)后的樹脂，機(jī)械強(qiáng)度、耐高溫性、耐低溫性、尺寸穩(wěn)定性均大有提高。 如AS的抗拉強(qiáng)度為66.8-84.4MPa，而含20%玻璃纖維的FR-AS的抗拉強(qiáng)度達(dá)到135MPa，提高近1倍，彈性模量提高幾倍，熱變

13、形溫度提高10-15oC。此外，隨著玻璃纖維的增加，線膨脹系數(shù)減小，含20%玻纖的FR-AS線膨脹系數(shù)與金屬鋁接近。玻璃纖維增強(qiáng)聚酯玻璃纖維增強(qiáng)聚酯PET、PBT 純聚酯結(jié)晶性高，成型時(shí)收縮率大、尺寸穩(wěn)定性差、 耐溫性差且質(zhì)脆。 用玻璃纖維增強(qiáng)后，其機(jī)械強(qiáng)度高于其它玻纖增強(qiáng)的熱塑性塑料，抗拉強(qiáng)度為135-145 MPa，彎曲強(qiáng)度為209-250 MPa，耐疲勞強(qiáng)度高達(dá)52 MPa。 PET的熱變形溫度為85oC，而FR-PET為240oC，屬耐熱溫度最高的玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料。它的耐低溫性能超過了FR-PA6，且高、低溫交替變化時(shí)，其物理機(jī)械性能變化不大；耐熱老化性超過玻璃鋼，并有良好的耐光老化

14、性能。 不足：高溫下耐水性差。玻璃纖維增強(qiáng)玻璃纖維增強(qiáng)PC、POM PC是兼具剛、韌性，透明度較高的工程塑料，常用于汽車前大燈等照明燈具，不足之處是易產(chǎn)生應(yīng)力開裂、耐疲勞性差。用玻璃纖維增強(qiáng)后，耐疲勞強(qiáng)度提高2-3倍，耐應(yīng)力開裂性可提高6-8倍，而耐熱性也提高了10-20 oC。 玻璃纖維增強(qiáng)的聚甲醛（POM）耐疲勞性和抗蠕變性有大幅提高。含有25%玻璃纖維的FR-POM的抗拉伸強(qiáng)度是POM的2倍，彈性模量是POM的3倍，耐疲勞強(qiáng)度是POM的2倍，在高溫下仍具有良好的耐蠕變性、耐老化性。不足的是耐磨性不如POM。玻璃纖維增強(qiáng)玻璃纖維增強(qiáng)PPO 聚苯醚（PPO）是一種綜合性能優(yōu)異的工程塑料，但由

15、于熔融粘度大、加工困難，且易發(fā)生應(yīng)力開裂。往往通過共混來改善此缺陷，但共混會(huì)使其力學(xué)性能和耐熱性下降，用玻璃纖維增強(qiáng)可克服這一缺點(diǎn)。 含20%玻璃纖維的FR-PPO，其抗彎曲彈性模量比PPO提高2倍；在23 oC往復(fù)次數(shù)為2.5106次時(shí)，它的彎曲疲勞極限強(qiáng)度仍能保持28 MPa。 FR-PPO的熱膨脹系數(shù)很小，與金屬極為接近，其制件與金屬零件配合時(shí)，不易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。此外，還具有優(yōu)異的電絕緣性。熱塑性塑料及其增強(qiáng)塑料的性能對(duì)比熱塑性塑料及其增強(qiáng)塑料的性能對(duì)比品種比重抗拉強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度壓縮強(qiáng)度彎曲模量沖擊強(qiáng)度熱變形溫度0C成型收縮率%PPFR-PP0.911.143585358045601200

16、58000.40.8631551.3-1.60.2-0.8HDPEFR-HDPE0.961.1730802190203590055000.60.8501271.5-2.50.3-1.0PSFR-PS1.041.28509570110100130300084000.20.480960.3-0.60.1-0.3PCFR-PC1.21.43671109520088150240084000.140.201401490.5-0.70.1-0.3PETFR-PET1.371.63741401302001301503500100000.40.1852400.8-2.00.3-0.6PA66FR-PA661.

17、131.358318011026034170290081000.40.1702500.7-1.40.4-0.8ABSFR-ABS1.051.28451006713080100250077000.10.6831000.4-0.60.1-0.3強(qiáng)度、模量單位：MPa高強(qiáng)度、高模量纖維增強(qiáng)塑料高強(qiáng)度、高模量纖維增強(qiáng)塑料 高強(qiáng)度、高模量纖維增強(qiáng)塑料的共同點(diǎn)：比重輕、強(qiáng)度高、模量高、熱膨脹系數(shù)?。ㄈ缦卤恚?，加工工藝簡(jiǎn)單，但造價(jià)高。 材料性能環(huán)氧玻璃鋼碳纖維/環(huán)氧Kevlar/環(huán)氧硼纖維/環(huán)氧比重1.91.61.42.0拉伸強(qiáng)度/MPa300150014001750彈性模量/GPa-1276120熱膨脹系

18、數(shù)(*10-6 /0C)1.1-3.5() -0.7() 30() -40() 60() -5.0() 306.1.5 高性能樹脂基復(fù)合材料高性能樹脂基復(fù)合材料 高性能樹脂通常具有優(yōu)良的物理、力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、耐化學(xué)腐蝕等綜合性能，而耐高溫性能尤其突出。 聚酰亞胺是目前產(chǎn)量最大的一類耐高溫樹脂，它對(duì)熱和氧十分穩(wěn)定，并有突出的耐輻射性和良好的電性能，在較高的溫度范圍內(nèi)保持高強(qiáng)度，具有優(yōu)良的耐磨蝕性和自熄性。其中用于制造復(fù)合材料的通常為加聚型聚酰亞胺（以低聚物形式進(jìn)行加聚反應(yīng)而固化），典型產(chǎn)品有DuPont公司的PMR-15和PMR-11及LP-15、LaRC-RP46、LaRC-160等。加聚型

19、聚酰亞胺樹脂的主鏈結(jié)構(gòu)加聚型聚酰亞胺樹脂的主鏈結(jié)構(gòu)OCH3CH3ONOOnNOOOONOOnNOOOH2CNOOnNOOONOOnNOOCF3CF3PMR-15 PMR-11LaRC-RP46LP-15加聚型聚酰亞胺樹脂的端基及交聯(lián)加聚型聚酰亞胺樹脂的端基及交聯(lián)聚酰亞胺樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能聚酰亞胺樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能 復(fù)合材料力學(xué)性能AS4(C)/LP-15Celion 6k(C)/ PMR-15Celion 6k(C)/ LaRC-RP46彎曲強(qiáng)度(25oC)/MPa195017501724彎曲強(qiáng)度(316oC)/MPa-710917彎曲強(qiáng)度(371oC)/MPa-317793層間剪

20、切強(qiáng)度(25oC)87120131層間剪切強(qiáng)度(316oC)-4551彎曲模量(25oC)/GPa134120.6*137.1*拉伸強(qiáng)度(25oC)/MPa18502458*2623* 碳纖維型號(hào)為IM7高性能共混型熱塑性樹脂基復(fù)合材料高性能共混型熱塑性樹脂基復(fù)合材料l 共混改性是發(fā)展新型高分子材料的重要方法。u將高分子材料的共混方法與連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的制造技術(shù)相結(jié)合，均衡材料的綜合性能，降低復(fù)合材料的制造難度和生產(chǎn)成本，改善復(fù)合材料的成型加工性能，是高性能熱塑性復(fù)合材料的重要研究課題。 如, 聚醚醚酮（PEEK）與聚芳醚酮（PEK-C）、聚醚酰亞胺（PEI）共混樹脂基復(fù)合材料。三種

21、共混樹脂的結(jié)構(gòu)三種共混樹脂的結(jié)構(gòu)NOOOCH3CH3ONOOnCOnCOOOOPEIPEK-CPEEKOOnCO三種共混樹脂的性能三種共混樹脂的性能性 能PEK-CPEIPEEK形態(tài)無定形無定形半結(jié)晶性玻璃化溫度Tg / 0C231217143熔融溫度Tm / 0C-343加工溫度Tp / 0C330-360340-400370-400分解溫度Td / 0C423516540熔體粘度/10-1Pa.s450002000034000拉伸強(qiáng)度/MPa10295-10592-103彈性模量/GPa2.433.03.1-3.8延伸率%6.1-1126.4-6011-50碳纖維碳纖維/ /共混樹脂基復(fù)合

22、材料力學(xué)性能共混樹脂基復(fù)合材料力學(xué)性能 復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度/MPa拉伸模量/GPa彎曲強(qiáng)度/MPa彎曲模量/GPa層間剪切強(qiáng)度/MPaT300/PEEK(VCF=60%)1660128197011594T300/PEEK-PEK-C(VCF=58%)2232122157310875.3T300/PEEK-PEI(VCF=56%)2090121118711595.1 采用濕法制備共混型熱塑性預(yù)浸料，可對(duì)碳纖維進(jìn)行良好的預(yù)浸漬。借鑒純PEEK 復(fù)合材料的模壓熱成型工藝制備的共混型復(fù)合熱壓板材，其基本力學(xué)性能接近或超過純PEEK 樹脂基熱塑性復(fù)合材料，而PEK-C的阻燃性、耐化學(xué)腐蝕性及PEI的阻燃性

23、、尺寸穩(wěn)定性、較低的成本等性能得以體現(xiàn)。6.1.6 聚合物基納米復(fù)合材料聚合物基納米復(fù)合材料 傳統(tǒng)復(fù)合材料增強(qiáng)和增韌往往不能同時(shí)獲得，在納米復(fù)合材料中這一目標(biāo)可望實(shí)現(xiàn)。例如，環(huán)氧樹脂/黏土納米復(fù)合材料，與基體相比，其拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率可同時(shí)提高，如下圖。01234567345678Clay (%)Impact Strength (kJ/m2)404244464850Tensile strength (MPa)0246810120102030405060Extension at break (%)Clay (%)第六章第六章 聚合物基復(fù)合材料聚合物基復(fù)合材料 6.1 聚合物基復(fù)合材料

24、的性能 6.2 聚合物基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.3 聚合物基復(fù)合材料的應(yīng)用6.2 聚合物基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)聚合物基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 概述 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件：結(jié)構(gòu)性能要求 載荷情況 環(huán)境條件 結(jié)構(gòu)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性 材料設(shè)計(jì) 原材料的選擇與復(fù)合材料性能 單層性能的確定 復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的工藝性要求 許用值與安全系數(shù)的確定 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的其它因素6.2.1 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是選用不同材料、綜合各種設(shè)計(jì)的反復(fù)過程。綜合過程必須考慮的主要因素有：結(jié)構(gòu)質(zhì)量、研制成本、制造工藝、結(jié)構(gòu)鑒定

25、、質(zhì)量控制、工裝模具的通用性及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等。 性能要求 載荷情況 環(huán)境條件形狀限制原材料選擇鋪層性能確定應(yīng)力、變形分析失效分析層合板設(shè)計(jì)典型構(gòu)件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合過程圖復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟 明確設(shè)計(jì)條件 性能要求 載荷情況 環(huán)境條件 形狀限制等 材料設(shè)計(jì) 原材料選擇 鋪層性能確定 復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì)等 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 典型結(jié)構(gòu)件（如桿、梁、板、殼等）設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)（如衍架、剛架等）設(shè)計(jì) 材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都需進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變及變形分析，以及失效分析，以確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件p 結(jié)構(gòu)性能要求 結(jié)構(gòu)能承受的各種載荷，確保在使用壽命內(nèi)的安全

26、； 提供安裝各種配件、儀器等附件的空間； 隔絕外界的環(huán)境影響，保護(hù)內(nèi)部物體。p 載荷情況 靜載荷（如固定結(jié)構(gòu)物的自重載荷） 動(dòng)載荷 瞬時(shí)作用載荷（如火出車突然起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的載荷） 沖擊載荷（如打樁機(jī)打樁） 交變載荷（火車運(yùn)行時(shí)各軸桿和連桿承受的載荷）復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件p 環(huán)境條件 力學(xué)條件：加速度、沖擊、振動(dòng)、聲音等； 物理?xiàng)l件：壓力、溫度、濕度等； 氣象條件：風(fēng)雨、冰雪、日光等； 大氣條件：射線、霉菌、鹽霧、風(fēng)砂等。p 結(jié)構(gòu)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性 結(jié)構(gòu)的可靠性：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用壽命內(nèi)，在給定的載荷情況和環(huán)境條件下，充分實(shí)現(xiàn)所預(yù)期的性能時(shí)結(jié)構(gòu)正常工作的能力，這種能力用一種概率來度

27、量，稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性最終主要表現(xiàn)在可靠性與經(jīng)濟(jì)性兩方面。影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度 影響結(jié)構(gòu)的腐蝕、磨損、老化等6.2.2 材料設(shè)計(jì)材料設(shè)計(jì) 原材料選擇與復(fù)合材料性能 原材料選擇原則 纖維選擇 基體樹脂選擇 單層性能的確定 單層樹脂含量的確定 剛度的預(yù)測(cè) 強(qiáng)度的預(yù)測(cè) 復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì) 層合板設(shè)計(jì)的一般原則 等代設(shè)計(jì)法 層合板排序設(shè)計(jì)法原材料選擇原則原材料選擇原則 比強(qiáng)度、比剛度高的原則 聚合物基復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比剛度是就單層板纖維方向而言，實(shí)際復(fù)合材料為多向?qū)雍习澹鄳?yīng)值比單層板低3050%。 材料與結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境相適應(yīng)的原則 引起材料性能下降的主要環(huán)境因素為溫度和濕度，通常

28、要求材料的主要性能在結(jié)構(gòu)整個(gè)使用環(huán)境條件下，其下降幅度小于10%。 滿足結(jié)構(gòu)特殊性要求的原則 滿足除剛度和強(qiáng)度以外的性能，如透波性、吸波性、阻燃性等。 滿足工藝性要求的原則 包括預(yù)浸料、固化成型、機(jī)加裝配、修補(bǔ)等工藝性。 成本低、效益高的原則 纖維選擇纖維選擇 要求有良好的透波、吸波性能，可選E或S玻璃纖維、Kevlar纖維、氧化鋁纖維； 要求高剛度，則選高模量碳纖維、硼纖維； 要求高抗沖性能，則選玻璃纖維、Kevlar纖維； 要求有良好的低溫性能，可選碳纖維； 要求尺寸穩(wěn)定性好，則應(yīng)選熱膨脹系數(shù)可為負(fù)值的Kevlar纖維、碳纖維，可設(shè)計(jì)成零膨脹系數(shù)的復(fù)合材料； 要求兼具剛度和強(qiáng)度，需選用比強(qiáng)

29、度和比剛度均較高的碳纖維或硼纖維。除選用單一纖維外，還可使用多種纖維構(gòu)成混雜復(fù)合材料，包括纖維混合鋪層和不同纖維構(gòu)成的鋪層混合。幾種纖維增強(qiáng)樹脂的特點(diǎn)幾種纖維增強(qiáng)樹脂的特點(diǎn)項(xiàng) 目玻纖/樹脂Kevlar49/樹脂碳纖維/樹脂成本低中等高密度大小中等加工容易困難較容易抗沖擊性能中等好差透波性良好最佳不透電波，半導(dǎo)體性質(zhì)可選用形式多厚度規(guī)格較少厚度規(guī)格較少使用經(jīng)驗(yàn)豐富不多較多強(qiáng)度較好比拉伸強(qiáng)度高比拉伸強(qiáng)度高剛度低中等高斷裂伸長(zhǎng)率大中等小耐濕性差差好熱膨脹系數(shù)適中沿纖維方向接近零沿纖維方向接近零各種纖維的性能和性價(jià)比各種纖維的性能和性價(jià)比選擇纖維的規(guī)格應(yīng)按比強(qiáng)度、比剛度和性價(jià)比進(jìn)行。 項(xiàng) 目 纖 維比

30、強(qiáng)度比模量強(qiáng)度價(jià)格比模量?jī)r(jià)格比斷裂應(yīng)變%E玻璃纖維0.6729.6-2.43S玻璃纖維1.0432.10.226.673.25Kevlar49纖維1.985.80.114.962.23Kevlar149纖維1.931190.007-1.9氧化鋁纖維0.3597.40.0071.90.36鎢芯硼纖維1.411610.0132.00.88鎢芯碳化硼纖維1.641600.0212.01.03鎢芯碳化硅纖維0.981350.01552.130.73各種纖維的性能和性價(jià)比各種纖維的性能和性價(jià)比 項(xiàng) 目 纖 維比強(qiáng)度比模量強(qiáng)度價(jià)格比模量?jī)r(jià)格比斷裂應(yīng)變%碳纖維T3001.741300.1538.511.33

31、碳纖維Celion30001.83132-1.38碳纖維TM62.69170-1.66碳纖維T8003.11163-1.9碳纖維T10003.9162-2.4高模量碳纖維P701.0250-1.59高模量碳纖維P751.36288-0.47高模量碳纖維GY700.952640.0333.50.36高模量碳纖維P10000.993280.0371.030.30基體樹脂選擇基體樹脂選擇 一般熱固性樹脂基復(fù)合材料可在 40130 oC范圍長(zhǎng)期工作，短期工作溫度達(dá)150 oC；而高性能樹脂基復(fù)合材料可在 200259 oC范圍長(zhǎng)期工作，短期工作溫度達(dá)350409 oC。樹脂的選擇有如下要求： 基體材料

32、能在結(jié)構(gòu)使用溫度范圍內(nèi)正常工作； 基體材料具有一定的力學(xué)性能； 基體材料的斷裂伸長(zhǎng)率大于或接近纖維的斷裂伸長(zhǎng)率； 基體材料具有滿足使用要求的物理、化學(xué)性能（包括吸濕 性、 耐介質(zhì)、耐侯性、阻燃性、低毒性等）； 基體材料具有良好的工藝性（如對(duì)纖維的粘結(jié)性、固化溫度與壓力、固化的尺寸穩(wěn)定性等）。單層性能的確定單層性能的確定 單層材料性能目前很難根據(jù)基體和增強(qiáng)纖維的性能確定，然而為了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，通常利用細(xì)觀力學(xué)分析方法進(jìn)行一些預(yù)測(cè)，但最終必須通過試驗(yàn)直接測(cè)定。 單層樹脂含量的確定單 層 的 功 能固化后樹脂含量（%）主要承受拉伸、壓縮、彎曲載荷27主要承受剪切載荷30用作受力構(gòu)件的修補(bǔ)35用作外

33、表層防機(jī)械損傷和大氣老化70主要用作防腐蝕7090剛度的預(yù)測(cè)強(qiáng)度的預(yù)測(cè)復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì)的一般原則復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì)的一般原則 鋪層定向原則: 為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),一般選擇0o、45o、90o、- 45o 均衡對(duì)稱鋪設(shè)原則 鋪層最小比例原則： 任一方向的鋪層最小比例應(yīng)610% 鋪設(shè)順序原則： 各定向?qū)颖M量沿層合板厚度均勻分布 不同方向?qū)雍习彘g隔鋪設(shè) 鋪層取向按承載選取原則鋪層取向按承載選取原則鋪層取向按承載選取原則復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì)的一般原則復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì)的一般原則沖擊載荷區(qū)設(shè)計(jì)原則 沖擊載荷區(qū)層合板應(yīng)有足夠多的0o層，用以承受局部沖擊載荷區(qū)；也要有一定數(shù)量的45o層，以使載荷擴(kuò)散。防邊緣分層破壞

34、設(shè)計(jì)原則 沿邊緣區(qū)包一層玻璃布 抗局部屈曲設(shè)計(jì)原則 將45o層盡量鋪設(shè)在層合板的表面 連接區(qū)設(shè)計(jì)原則 沿載荷方向的鋪層比例30%，保證足夠的擠壓強(qiáng)度；與載荷方向成45o角的鋪層比例40%，以增加剪切強(qiáng)度。 變厚度設(shè)計(jì)原則層合板等代設(shè)計(jì)法層合板等代設(shè)計(jì)法 等代設(shè)計(jì)法是指在載荷和使用環(huán)境不便的條件下，用相同形狀的復(fù)合材料層合板來代替其它材料，并用原有材料的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證強(qiáng)度和剛度。在該設(shè)計(jì)法中，一般參考下表選擇層合板結(jié)構(gòu)形式。受 力 性 質(zhì)層合板結(jié)構(gòu)形式用 途承受拉伸、壓縮載荷，及有限剪切載荷（0o/90o/90o/0o）或（90o/0o/0o/90o）用于主要應(yīng)力狀態(tài)為拉伸或壓縮應(yīng)力，

35、或拉、壓雙向應(yīng)力的構(gòu)件設(shè)計(jì)承受拉伸、剪切載荷（45o/-45o/-45o/45o）或（-45o/45o/45o/-45o）用于主要應(yīng)力為剪切應(yīng)力的構(gòu)件設(shè)計(jì)承受拉伸、壓縮、剪切載荷（0o/45o/90o/-45o/-45o/ 90o/45o/0o）用于面內(nèi)一般應(yīng)力作用的構(gòu)件設(shè)計(jì)承受壓縮、剪切載荷（45o/90o/-45o/-45o/ 90o/45o）用于壓縮和剪切應(yīng)力，而剪切應(yīng)力為主的構(gòu)件設(shè)計(jì)承受拉伸、剪切載荷（45o/0o/-45o/-45o/ 0o/45o）用于拉伸和剪切應(yīng)力，而剪切應(yīng)力為主的構(gòu)件設(shè)計(jì)層合板排序設(shè)計(jì)法層合板排序設(shè)計(jì)法 層合板排序設(shè)計(jì)法，是基于某一類或某幾類層合板選取不同的定向

36、層比所排成的層合板系列，以表格形式列出各個(gè)層合板在各種內(nèi)力作用下的強(qiáng)度或剛度值，以及所需的層數(shù)，供設(shè)計(jì)選擇。 層合板排序設(shè)計(jì)法需給出一系列層合板的計(jì)算數(shù)據(jù)，一般需用計(jì)算機(jī)實(shí)施。這種設(shè)計(jì)方法與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)法、毯式曲線設(shè)計(jì)法比較，后兩者將單獨(dú)強(qiáng)度疊加成復(fù)雜應(yīng)力強(qiáng)度，這在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下是不夠合理的。而層合板排序設(shè)計(jì)法直接按復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度的。 在多種載荷情況下，必須用層合板排序設(shè)計(jì)法才有效。層合板排序設(shè)計(jì)法與選擇的層合板種類有關(guān)，而層合板種類的多少將決定于計(jì)算機(jī)的容量和運(yùn)算速度，因此不能無限制地選擇供層合板設(shè)計(jì)的層合板種數(shù)。 6.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的工藝

37、性要求 許用值與安全系數(shù)的確定 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的其它因素結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則 除遵循層合板設(shè)計(jì)原則、滿足強(qiáng)度和剛度原則外，還須遵循以下原則： 一般采用按使用載荷設(shè)計(jì)、按設(shè)計(jì)載荷校核的方法。 按使用載荷設(shè)計(jì)時(shí)，采用使用許用值（使用載荷所對(duì)應(yīng)的許 用值）；按設(shè)計(jì)載荷校核時(shí)，采用設(shè)計(jì)許用值（設(shè)計(jì)載荷所 對(duì)應(yīng)的許用值）。 復(fù)合材料失效準(zhǔn)則只適用于復(fù)合材料的單層，在未規(guī)定使用 某一失效準(zhǔn)則時(shí)，一般采用蔡-胡準(zhǔn)則，且正則化相互作用系 數(shù)未規(guī)定時(shí)就采用-0.5。 有剛度要求的一般部位，材料彈性常數(shù)的數(shù)據(jù)可采用試驗(yàn)數(shù) 據(jù)和平均值，而有剛度要求的重要部位需要選取B基準(zhǔn)值。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的工藝性要

38、求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的工藝性要求 構(gòu)件的拐角應(yīng)具有較大的圓角半徑，避免在拐角處出現(xiàn)纖維斷裂、富 樹脂、架橋等缺陷。 對(duì)外形復(fù)雜的構(gòu)件設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮制造工藝的難度，采用合理的分離面 分成兩個(gè)或多個(gè)構(gòu)件；對(duì)于曲率較大的曲面應(yīng)采用織物鋪層；在外形突 變處采用光滑過度；對(duì)于壁厚變化應(yīng)避免突變，可采用階梯形變化。 結(jié)構(gòu)件的兩面角應(yīng)設(shè)計(jì)成直角或鈍角，避免出現(xiàn)富樹脂、架橋等缺陷。 構(gòu)件的表面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)為貼膜面，或加均壓板。 復(fù)合材料的壁厚一般應(yīng)控制在7.5mm以下。 機(jī)械連結(jié)區(qū)的連結(jié)板應(yīng)盡量在表面鋪貼一層織物鋪層。 在工藝可能的條件下，應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成整體件，并采用共固化工藝。許用值的確定許用值的確定p

39、使用許用值的確定方法 拉伸時(shí)使用許用值的確定方法：取下述三種情況各自得到的最小值。開孔試樣，單軸拉伸試驗(yàn)，測(cè)斷裂應(yīng)變，除以安全系數(shù)，取統(tǒng)計(jì)值；非缺口試樣，單軸拉伸試驗(yàn)，測(cè)基體的最大應(yīng)變值，取統(tǒng)計(jì)值；開孔試樣，進(jìn)行拉伸兩倍疲勞壽命試驗(yàn)，測(cè)最大應(yīng)變值，取統(tǒng)計(jì)值； 壓縮時(shí)使用許用值的確定方法 剪切時(shí)使用許用值的確定方法p 設(shè)計(jì)許用值的確定方法 設(shè)計(jì)許用值是對(duì)結(jié)構(gòu)在環(huán)境使用條件下的破壞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)后確定的。環(huán)境條件包括：使用溫度上限和1%水分含量的聯(lián)合情況。對(duì)破壞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分布檢查（是否正態(tài)分布），并按一定的可靠性要求給出設(shè)計(jì)許用值。安全系數(shù)的確定安全系數(shù)的確定 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在保證安全性的前

40、提下，應(yīng)盡可能降低安全系數(shù)，以降低成本。選擇安全系數(shù)時(shí)應(yīng)考慮的主要因素： 載荷的穩(wěn)定性：動(dòng)載比靜載選用的安全系數(shù)更（） 材料性質(zhì)的均勻性與分散性：強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分散性大，選用的安全系數(shù)也應(yīng)（） 理論計(jì)算公式的近似性：近似程度越大，選用的安全系數(shù)應(yīng)（） 構(gòu)件的重要性與危險(xiǎn)程度 加工工藝的準(zhǔn)確：工藝準(zhǔn)確性差，選用的安全系數(shù)應(yīng)（） 注意無損檢驗(yàn)的局限性 注意結(jié)構(gòu)使用的環(huán)境條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的其它因素結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的其它因素 熱應(yīng)力 復(fù)合材料與金屬零件連接時(shí)，由于熱膨脹系數(shù)不同，當(dāng)發(fā)生溫度變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生拉伸或壓縮應(yīng)力。 防腐蝕 由于碳纖維復(fù)合出材料與金屬材料之間的電位差，會(huì)使與該復(fù)合材料連接的金屬件發(fā)

41、生電化學(xué)腐蝕，造成金屬構(gòu)件的加速破壞，需要以某種隔離措施加以防護(hù)。 防雷擊 聚合物基復(fù)合材料比金屬構(gòu)件受雷擊損傷更嚴(yán)重。 抗沖擊 沖擊損傷是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中所需要考慮的主要損傷形式。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可使用混雜纖維來替代抗沖擊性能差的纖維，提高結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能。第六章第六章 聚合物基復(fù)合材料聚合物基復(fù)合材料 6.1 聚合物基復(fù)合材料的性能 6.2 聚合物基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.3 聚合物基復(fù)合材料的應(yīng)用6.3.1 樹脂基復(fù)合材料在建筑業(yè)的應(yīng)用（樹脂基復(fù)合材料在建筑業(yè)的應(yīng)用（1） 承載結(jié)構(gòu) 用作承載結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料建筑制品有：柱、桁架、梁、基礎(chǔ)、承重折板、屋面板、樓板等 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 各種波紋板、夾層結(jié)構(gòu)

42、板，整體式和裝配式折板結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)。如外墻板、隔墻板、屋頂結(jié)構(gòu)、遮陽(yáng)板、天花板。 采光制品 透光建筑制品有透明波形板、半透明夾層結(jié)構(gòu)板、整體式和組裝式采光罩等，主要用于工業(yè)廠房、民用建筑、農(nóng)業(yè)溫室及大型公用建筑的天窗、屋頂及圍墻面采光等。樹脂基復(fù)合材料在建筑業(yè)的應(yīng)用（樹脂基復(fù)合材料在建筑業(yè)的應(yīng)用（2） 門窗裝飾材料 復(fù)合材料拉擠型材、平板、浮雕板、復(fù)合板等，一般窗框型材用樹脂玻璃鋼。復(fù)合材料門窗防水、隔熱、耐化學(xué)腐蝕。用于工業(yè)及 民用建筑，裝飾板用作墻裙、吊頂、大型浮雕等。 給排水工程材料 市政建設(shè)中給水、排水及污水處理工程中已大量使用復(fù)合材料制 品，如各種規(guī)格的給水玻璃鋼管、高位水箱、化糞

43、池、防腐排污管等。 衛(wèi)生潔具材料 屬于此類產(chǎn)品的有浴盆、洗面盆、坐便盆，各種整體式、組裝式 衛(wèi)生間等，廣泛用于各類建筑的衛(wèi)生工程和各種衛(wèi)生間。樹脂基復(fù)合材料在建筑業(yè)的應(yīng)用（樹脂基復(fù)合材料在建筑業(yè)的應(yīng)用（3） 采暖通風(fēng)材料 屬此類復(fù)合材料制品有冷卻塔、管道、板材、柵板、風(fēng)機(jī)、葉片及整體成型的采暖通風(fēng)制品。工程上應(yīng)用的中央空調(diào)系統(tǒng)中的通風(fēng)廚、送風(fēng)管、排氣管、防腐風(fēng)機(jī)罩等。 高層樓房屋頂建筑 如旋轉(zhuǎn)餐廳屋蓋、異形尖頂裝飾屋蓋、樓房加高、球形屋蓋、屋頂花園、屋頂游泳池、廣告牌和廣告物等。 特殊建筑 大跨度飛機(jī)庫(kù)、各種尺寸的冷庫(kù)、活動(dòng)房屋、崗?fù)?、仿古建筑、移?dòng)劇院、透微波塔樓、屏蔽房、防腐車間、水工建筑

44、、防浪堤、太陽(yáng)能房、充氣建筑等。 其它 復(fù)合材料在建筑中的其它用途還很多，如各種家具、馬路上的陰井蓋、公園和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)座椅、海濱浴場(chǎng)活動(dòng)更衣室、公園仿古涼亭等。6.3.2 樹脂基復(fù)合材料在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用（樹脂基復(fù)合材料在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用（1） 環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域玻璃鋼在給排水管道工程中已得到廣泛應(yīng)用，近幾年，越來越多的廢水處理系統(tǒng)的管道用玻璃鋼制造，一個(gè)基本原因就是廢水的耐蝕介質(zhì)的種類和腐蝕性能都在不斷增加，這就要求使用耐蝕性能更好的材料，而腐蝕玻璃鋼是滿足這種需求的最好材料。 高純水和食品領(lǐng)域這是樹脂基復(fù)合材料應(yīng)用的一個(gè)新領(lǐng)域。樹脂基復(fù)合材料優(yōu)良的耐蝕性能意味著這種材料具有活潑、不污染的特性，理所當(dāng)

45、然地成為高度清潔物品如貯存高純水、藥品、酒、牛奶之類的可選用材料。 氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)是玻璃鋼作耐腐材料的最早應(yīng)用領(lǐng)域之一，目前玻璃鋼已成為氯堿工業(yè)主要材料。玻璃鋼已用于各種管道系統(tǒng)、氣體鼓風(fēng)機(jī)、熱交換器外殼、鹽水箱以至于泵、池、地坪、墻板、格柵、把手、欄桿等建筑結(jié)構(gòu)上。樹脂基復(fù)合材料在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用（樹脂基復(fù)合材料在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用（2） 造紙工業(yè)制紙過程中需要酸、鹽、漂白劑等，對(duì)金屬有極強(qiáng)的腐蝕作用，唯有玻璃鋼材料能抵抗這類惡劣環(huán)境，玻璃鋼材料已在紙漿生產(chǎn)中顯現(xiàn)其優(yōu)異的耐蝕性。 金屬表面處理金屬表面處理廠所使用的酸，大多為鹽酸，一般使用玻璃鋼設(shè)施。 溫泉 溫泉的用途有發(fā)電及洗浴，從溫泉的抽

46、取到輸送，均已大量使用玻璃鋼管。 海水淡化海水淡化分為傳統(tǒng)蒸餾及反滲透膜法，由于海水十分容易侵蝕鐵質(zhì)材料，故淡化廠內(nèi)大部分的管道及容器均使用玻璃鋼制品。6.3.3 樹脂基復(fù)合材料在交通與能源中的應(yīng)用（樹脂基復(fù)合材料在交通與能源中的應(yīng)用（1） 基礎(chǔ)設(shè)施中的公路安全設(shè)施、道路、橋梁及站場(chǎng)等； 汽車制造工業(yè)中的各種汽車配件，如車身外殼、傳動(dòng)軸、制動(dòng)件、燈杯、車內(nèi)座椅、地板等； 摩托車和自行車制造工業(yè)中的車身構(gòu)件等； 鐵路工業(yè)中的牽引機(jī)車，各種車輛（客車、貨車、冷 藏車、貯罐車等）； 鐵路通訊設(shè)施； 橋梁及道路建設(shè)及修補(bǔ)。樹脂基復(fù)合材料在交通與能源中的應(yīng)用（樹脂基復(fù)合材料在交通與能源中的應(yīng)用（2） 水

47、上交通中的各種中小船身殼體，大小船上舾裝件； 港口及航道設(shè)施； 飛機(jī)的各種復(fù)合材料制件：槳葉、機(jī)翼、內(nèi)部設(shè)施等； 圍繞航空運(yùn)輸工業(yè)中的機(jī)場(chǎng)建設(shè)等。 火力發(fā)電工業(yè)方面的通風(fēng)系統(tǒng)，排煤灰渣管道，循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，屋頂軸流風(fēng)機(jī)、電纜保護(hù)設(shè)施、電絕緣制品等； 水力發(fā)電工業(yè)中的電站建設(shè)，大壩和隧道中防沖、耐磨、防凍、耐腐蝕過水面的保護(hù)；閥門；發(fā)電和輸電中的各種電絕緣制品等。 6.3.4 樹脂基復(fù)合材料在機(jī)電工業(yè)中的應(yīng)用樹脂基復(fù)合材料在機(jī)電工業(yè)中的應(yīng)用 樹脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高、抗疲勞斷裂性能好、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好、耐磨、耐腐蝕、減震、降噪及絕緣性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，集結(jié)構(gòu)承載和多功能于一身，可以在機(jī)械電器工業(yè)獲得極其廣泛的應(yīng)用。 制造機(jī)械設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、泵、閥門、制冷機(jī)械、空壓機(jī)、起重機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)排灌機(jī)械、農(nóng)副產(chǎn)