最火复合材料应用于船舶行业的优势及前景展望

复合材料应用于船舶行业的优势及前景展望

复合材料在船舶行业的应用已经有几十年．因为它们比金属更耐腐蚀，比木头的结构性能更好。复合材料在娱乐、商业和船舶行业（从小型游艇到核潜艇）的主要结构部件中都有应用。

某些情况下，复合材料还被用于降低军用船艇上部结构的雷达信号，消除扫雷舰船身（仍优先采用木头制成）上的磁场，以及在轻量赛艇和巡逻舰（目前采用高性能碳纤维材料制成）中减轻重量，提高强度。

尽管已大量采用复合材料，但海运行业直到现在也一直没有对那些在其他行业，例如航空航天、汽车或风能行业所发展起来的先进复合材料工程软件工具现出太多的兴趣。

其中部分原因可能是船舶行业所采用的典型的设计和制造工艺与航空航天领域是不同的。造船工程师和制造工具是直接接触的，对复合材料的设计规范都负有。通常，一个设计办公室内没有一个人或一个团队是学习过详尽的复合材料设计课程的，他们认为许多复合材料船舶部件的设计是很简单的，根本没有采用过先进的三维CAD技术。

通常，船舶行业一直采用低价的玻纤增强塑料(CRP)，主要是玻纤和聚酯树脂。成本效益的概念令船舶行业开始转用航空航天业所采用的更昂贵的高性能材料，例如碳纤维增强塑料(CFRP)。

但最近几年，军用、商用和娱东用船舶的制造商们对于可提高生产力的先进复合材料设计工艺产生了越来越浓的兴趣。他们已经开始对那些在其他行业成功应用过的设计软件工具进行评估。

提高生产力

各种规格船舶的制造商们正寻找提高其竞争力的方法。以较低的成本将产品更快地推出市场是达到这一目标的关键所在。在低迷的经济气候和日益激烈的国际竞争中，提高生产力是一个主要驱动力。缩短周期意味着减少库存，提供更多的定制时间，提高所用工具产生的利润。降低设计和生产成本、劳动力成本和材料成本都可以提高制造商的利润底限。

降低总拥有成本和生命周期成本也是制造商的主要目标。设计良好的复合材料部件维护少，修理简单。最近，循环再用问题也得到了人们的密切关注。设计和制造质量的提高会促进上述目标的实现。他们只需要找1家供应商对设计和制造工艺中的细节多加关注可以节约大量的时间，因为返工更少，出错率更底，而精确度和可重复性更高了。

船舶部件需要在极端气候条件下具备可靠性．即较大的安全性。因此性能在许多应用中都是关键因素。

速度和稳定性是船舶设计的主要目标。例如赛艇、高速巡逻艇和特殊用途船舶以及某些快速渡轮。军用和商用船艇的上部结构也追求减重目标．重心的降低可以提高稳定性和安全性。最小化并精确控制复合材料层压板的重量可以研究所的目标之1是研究再生获得更好的性能。

复合材料的优势

复合材料在过去几年表现出来的优势包括：

◆通过不同的纤维和树脂结合方式以及沿着特定方向铺设纤维，可以对复合材料进行设计，从而提高比强度（强度／重量）。

◆复合材料部件之间的整合，可以减少部件、连接件和紧固件的数量，以及生产步骤。

◆通过降低重心，可以显著减轻重量，提离稳定性。

◆复合材料可简单地制成形状和空间曲率复杂的部件——复合材料在很大程度上是“弯曲的”的——因此，船身、甲板、潜艇导流罩都非常适合采用复合材料来制造。

改进设计的方法论

复合材料的设计起源于结构设计和纺织工艺．因此几十年来，它更像是一种艺术而不是科学。现在，在大多复合材料的生产中，很大程度上仍然采用一定的手工操作过程。

过去15年．复合材料部件的设计方法论和软件工具的开发有了重大的进展。特别是用于复合材料层压板设计和制造的软件的开发．这已将成为复合材料设计工艺中的主要工具。

有几家主要的商用、娱乐和军用船艇制造商也采用了这种方法，但从整体来看，却还没有被船舶行业接受。

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