船舶与海洋复合材料结构物工程应用技术PDF电子书下载

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第1章 排水型船舶设计 1

1.1 引言 1

1.1.1 背景 1

1.1.2 复合材料船舶结构的优异性 1

1.1.3 案例研究 2

1.2 材料选型与测试 2

1.2.1 一般性要求 2

1.2.2 制备工艺影响因素 3

1.2.3 生产检验试验 4

1.2.4 力学性能测试与计算 4

1.2.5 耐久特性 5

1.3 设计准则 6

1.3.1 概述 6

1.3.2 设计安全系数 6

1.3.3 载荷 7

1.4 结构设计 7

1.4.1 结构形式 7

1.4.2 设计因素综合分析 10

1.5 结论 16

参考文献 17

第2章 水动力支承型船舶设计 18

2.1 引言 18

2.2 概念设计 18

2.2.1 概述 18

2.2.2 设计要求 18

2.3 载荷 19

2.3.1 常规载荷 19

2.3.2 垂向加速度 20

2.3.3 砰击压力 20

2.3.4 静水压力载荷 21

2.3.5 总强度载荷 22

2.4 船体结构的成型制备 22

2.5 结构分析 24

2.5.1 理论分析模型 24

2.5.2 指标要求 26

2.6 工程应用建议 27

2.6.1 生产特点 27

2.6.2 建造成本 27

2.6.3 相关标准 28

2.7 结论 29

参考文献 29

第3章 胶黏剂 30

3.1 引言 30

3.1.1 树脂黏结特性 30

3.1.2 对胶接过程的影响因素 31

3.1.3 胶黏剂的优缺点 32

3.2 设计考虑因素 33

3.2.1 不同类型载荷影响 33

3.2.2 接头几何形状设计 34

3.3 胶黏剂的选择 35

3.3.1 胶黏剂/黏结体兼容性 35

3.3.2 力学性能 36

3.3.3 热力学性能 38

3.3.4 海洋环境下的耐久性 39

3.3.5 选择标准 40

3.4 胶接工艺 41

3.4.1 表面准备 41

3.4.2 树脂调配、定位和固化 41

3.4.3 质量认证 42

3.5 应用场合 42

参考文献 43

第4章 连接及其附属结构实用设计 44

4.1 背景 44

4.1.1 连接设计必要性 44

4.1.2 连接设计要求 44

4.1.3 连接形式分类 45

4.1.4 胶接与螺栓连接 46

4.2 面内搭接或对接 47

4.2.1 连接特点和目的 47

4.2.2 主要设计参量 48

4.2.3 螺栓连接建模技术 50

4.2.4 胶接理论模型 52

4.3 面外连接Ⅰ：骨架-壳板连接 54

4.3.1 连接类型 54

4.3.2 设计参量 55

4.3.3 建模技术 55

4.4 面外连接Ⅱ：舱壁与外壳板连接 57

4.4.1 载荷传递特点 57

4.4.2 失效模式 57

4.4.3 设计参量 58

4.4.4 建模分析技术 58

4.5 筋材交叉连接 59

4.5.1 目的 59

4.5.2 设计特点 60

4.5.3 建模分析 60

4.5.4 生产特点 61

参考文献 61

第5章 单壳结构船体生产制造 64

5.1 概述 64

5.2 建造过程的含义 64

5.3 场所布局 65

5.3.1 概述 65

5.3.2 厂房面积需求 65

5.3.3 生产周期规划 66

5.3.4 原材料储存 68

5.4 结构制备与装配船台 69

5.4.1 总体布局 69

5.4.2 船体结构模具 69

5.4.3 材料铺设及固化成型 71

5.4.4 生产效率 74

5.4.5 场所通风及安全性 74

5.5 板架制备车间 75

5.5.1 场所布局 75

5.5.2 制板模具 76

5.5.3 材料铺放及固化 76

5.5.4 生产效率 77

5.5.5 场所通风及安全性 77

5.6 部件装配车间 77

5.6.1 场所布局 77

5.6.2 总装前准备工序 78

5.6.3 结构部件组装 79

5.6.4 装配技术 80

5.7 下水后的舾装工作 80

5.8 原材料处理 80

5.8.1 树脂体系 80

5.8.2 芯材和增强纤维 81

5.8.3 清洗剂 82

5.9 质量保证措施 82

5.9.1 员工培训 82

5.9.2 原材料检查 82

5.9.3 生产车间维护 83

第6章 夹层结构游艇船体建造 84

6.1 概述 84

6.2 生产场所设计 84

6.2.1 基于计算机集成制造生产模式 84

6.2.2 先进复合材料需求 84

6.3 平板生产车间 86

6.3.1 生产流程 86

6.3.2 车间内成型 87

6.4 多轴加工机械或数控车间 87

6.5 模具车间 88

6.5.1 原材料 88

6.5.2 模具制造 89

6.6 层压车间 89

6.6.1 原材料 89

6.6.2 生产过程 93

6.7 固化要求 95

6.8 总装车间 96

6.9 下水前装备配置 97

6.10 质量保证 97

第7章 复合材料结构的失效与修复 98

7.1 概述 98

7.2 凝胶涂层（胶衣）失效 98

7.2.1 常见缺陷 98

7.2.2 凝胶背衬 102

7.3 凝胶涂层气泡形成机理 103

7.3.1 概述 103

7.3.2 影响气泡形成的因素 103

7.3.3 减少气泡的措施 104

7.3.4 水汽缩聚试验 104

7.4 层合板设计预防失效措施 105

7.4.1 铺层设计 105

7.4.2 标准复合材料 107

7.4.3 先进复合材料 108

7.4.4 避免层合板失效的常用措施 108

7.5 夹层结构芯材 110

7.6 主船体结构设计中的防失效措施 111

7.6.1 概述 111

7.6.2 避免主船体结构失效的常见措施 111

7.7 展望 113

参考文献 113

第8章 砰击与撞击载荷作用下夹层结构响应特征 114

8.1 概述 114

8.2 砰击载荷 115

8.3 砰击载荷作用下夹层板的响应特征 117

8.4 材料性能和测试方法 119

8.5 单次和反复砰击对泡沫芯材的影响 121

8.6 固体物的撞击 123

参考文献 124

第9章 疲劳特性 125

9.1 概述 125

9.2 金属材料疲劳机理 126

9.3 复合材料疲劳机理 128

9.3.1 增强纤维 128

9.3.2 树脂基体 128

9.3.3 界面相 129

9.3.4 层合板 129

9.4 疲劳试验分析 132

9.4.1 树脂基体的影响 132

9.4.2 增强纤维材料的影响 133

9.4.3 织物构型的影响 134

9.4.4 其他影响因素 134

9.5 疲劳设计及损伤准则 136

9.6 结构疲劳 137

9.7 结论 138

参考文献 139

第10章 复合材料在海洋工程结构中的应用 141

10.1 背景 141

10.2 材料选型 142

10.2.1 增强纤维 142

10.2.2 树脂基体 144

10.3 制作流程和产品 146

10.3.1 板件的制作 146

10.3.2 型材和板架的挤压成型 147

10.3.3 FRP管件 148

10.4 复合材料结构的耐火特性 150

10.4.1 耐火性特点 150

10.4.2 耐火特性影响因素 154

10.4.3 夹层结构耐火特性 155

10.4.4 双层板材的防火特性 156

10.4.5 双层抗爆防火板设计 158

10.5 结论 159

10.6 致谢 160

参考文献 160

第11章 设计监管 162

11.1 适用规范 162

11.1.1 背景：国际海事组织滑行艇设计准则 162

11.1.2 船级社规范 163

11.1.3 主船级 163

11.1.4 航行区域限制R0～R4 164

11.1.5 其他船级注释 165

11.2 高速轻质船舶设计载荷 165

11.2.1 概述 165

11.2.2 垂向加速度 166

11.2.3 局部载荷 167

11.2.4 船体梁总强度计算载荷 170

11.3 玻璃钢结构材料许用要求 172

11.3.1 概述 172

11.3.2 玻璃纤维增强材料 172

11.3.3 聚酯基体材料 172

11.3.4 芯材 173

11.3.5 夹层结构胶黏剂 174

11.4 玻璃钢结构的设计与分析 174

11.4.1 材料性能及测试 174

11.4.2 计算方法和许用应力 175

11.4.3 主船体总纵强度 175

11.4.4 三明治夹层板 175

11.4.5 单筋结构的板和加强筋 178

11.4.6 肋骨框架和梁系 180

11.4.7 细节设计要求 180

11.5 致谢 181

参考文献 181

第12章 产品质量与安全 183

12.1 概述 183

12.2 质量保证基本要求 183

12.2.1 名词定义 183

12.2.2 ISO标准 183

12.2.3 质量保证体系 186

12.2.4 当事人 186

12.2.5 合格证书 186

12.2.6 适用规范 186

12.3 设计阶段 187

12.3.1 两种主要设计途径 187

12.3.2 FRP与金属材料的差异性 187

12.4 制造阶段 189

12.4.1 火灾/爆炸及健康危害 189

12.4.2 产品生产要求 191

12.5 安装（仅针对FRP管路） 196

12.5.1 背景介绍 196

12.5.2 规范要求 196

12.6 服役期检查与维护修理 196

12.6.1 规范要求 196

12.6.2 调查和修复标准 197

第13章 设计管理与组织 198

13.1 引言 198

13.2 管理工作的必要性 198

13.3 企业级设计管理 199

13.4 项目级设计管理 199

13.5 FRP产品的设计管理 200

13.5.1 设计过程 200

13.5.2 设计参数 203

13.5.3 设计流程 204

13.6 生产与设计接口 205

13.7 设计质量保证 206

13.8 组织 206

13.9 设计管理和组织工程案例 206

13.10 结论 208

参考文献 208

附录 复合材料组分力学性能 209

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