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与传统金属结构材料相比,复合材料具有更高的强度/质量比,采用复合材料建造船体和结构物,其质量更轻,在燃油消耗和提高航速方面具有更佳的性能。
先进复合材料指用高性能增强体如碳纤维、芳纶等于高性能耐热高聚物构成的复合材料,后来又把金属基、陶瓷基和碳(石墨)基以及功能复合材料包括在内。它们的性能虽然优良,但价格相对较高,主要用于国防工业、航空航天、精密机械、深潜器、机器人结构件等。 复合材料中以纤维增强材料应用更广、用量更大。
其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料,其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍,还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。石墨纤维与树脂复合可得到热膨胀系数几乎等于零的材料。
当船舶结构在受到冲击、震动、碰撞和火灾时,极易发生失效,然而目前还没有能够确定其是否失效的分析工具。此外,由于复合材料的各向异性,其缩放规则特别复杂,因此,在开展结构设计时相比金属要复杂得多。
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