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科技前沿

复合材料英文经典著作(十)《 船舶与海洋工程复合材料耐久性 》
来源:武汉理工大学复材结构课题组  2016-10-14 15:33:05
本文阅读次数:1085

原文:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=288&news_id=3817

  编著:彼得.戴维斯,雅帕  D.S.拉贾帕克萨
出版社:Springer

  

内容介绍:

  为推进复合材料在海洋环境中的长期可靠应用,法国海洋开发研究所(IFEMER)和美国海洋研究局(ORN)于2012年举行了“海洋环境下复合材料的耐久性”会议,对当前美国、欧洲和亚洲关于复合材料在海洋环境中应用的研究进展进行了综述和展望,本书不仅考虑了复合材料在海洋船舶上的应用,而且涵盖了其在近海产业,如钻井立管,以及可再生海洋能源两方面的应用,包括了复合材料在海洋环境中的最新应用。本书集中了美国法国英国挪威日本等海事强国关于复合材料在海洋应用中最前沿的研究进展,讨论了海洋环境复合材料的耐久性认证问题,阐明了进一步的研究方向。本书的研究内容和结果不仅对海洋环境中复合材料应用有普遍的指导意义,而且其中材料的性能测试以及环境-性能预测工具的建立,使得研究数据和结果一方面能为理论研究提供对比参照,另一方面也为海洋用复合材料耐久性表征提供了参考依据。

前言

  2012年8月在法国南特(Nantes)海洋研究中心(IFREMER Center)举行了IFREMER/ONR“复合材料在海洋环境应用的耐久性”研讨会,本书将与国际专家学者发表的13篇论文集合成册,主要目的是对欧美近期关于复合材料在海洋环境中应用的性能研究的最新发展状况进行综述。因此,本书作者将该领域内的首席权威专家、学者们集中在一起,进行了两天多的特邀讲座和讨论,后续的圆桌讨论重点关注如何进行深入研究以提高复合材料海洋结构的耐久性性能。最后所有会议报告专家均受邀为本书撰写一章内容。

尽管纤维增强聚合物基复合材料在海事结构(娱乐船只、军事舰艇和潜艇)中的应用已有50多年,但关于长期耐久性的设计依然极大地依赖经验,安全系数通常取值很高。近年来,进行了大量工作以实现小型船舶设计的规范化,专门进行了大量工作,最终于2006年完成了ISO  12215标准。这虽为船材尺寸的确定奠定了基础,但几乎未考虑其长期耐久性能。

在军事研发领域,对某些耐久性的某些方面已有所探究,尤其体现在EUCLID项目(RTP3.8和RTP3.21)和ONR固体力学核心项目。然而,直到最近我们才能够建立水的侵入和力学响应行为耦合的物理模型基础。这仍是一个相对前沿的研究领域。如要为舰艇结构设计师提供切实的长期性能预测方法与工具,则具备材料应用经验的专家和研究预测方法的专家间的讨论是必不可少的。

除传统的海洋船舶结构,复合材料开始在两类应用领域中起到关键作用,一类是近海与海岸工程领域,如常见的钻井平台,尽管过去的30多年间曾多次尝试应用复合材料结构,但直到现在才开始意识到高性能复合材料的减重潜力。第二类新兴领域是可再生海洋能源,包括水上结构(如漂浮风力涡轮机)和水下系统(如潮汐涡轮机)。为降低维护成本和确保经济可行性,确保这些设备的长期可靠性至关重要。了解如复合材料涡轮叶片等构件在海洋环境中的长期耐久性能是这一行业面临的主要挑战之一。特别是,几个原型叶片均已试运行失败,使长期耐久性的设计成为了一个重要问题。

鉴于海洋复合材料的传统应用和令人兴奋的新型应用,就解决涉及海洋复合材料结构的耐久性问题举行一次会议是非常必要和及时的。本研讨会意在提供一个前期工作的背景、一个针对欧美当前相关项目的讨论平台、一个未来优先研究领域方向的框架,并鼓励发展新的合作,该会议由美国海军研究办公室、法国IFREMER研究中心和Carnot  EDROME研究院资助。大会主席对Marie-Michele Pedel,Yvon Le Guen和Colette Davies-Courty对会议组织的热情援助表示感谢。来自学术界、研究界和企业的65人参加了此次研讨会。本书按章节顺序与会议议程一致。首先,Summerscales的概述介绍了复合材料在海洋环境中应用的耐久性这一课题。接下来两章,是分别来自Mensitieri等、Colin和Verdu的关于水对树脂基体和复合材料的影响的详细讨论(聚合物基体中的水吸附热动力学和有机基体复合材料的湿老化研究)。然后,Jacquemin和Freour阐述了水吸附与力学性能间的耦合效应(吸湿-力学性能的耦合效应研究)。

Siriuk和Penumadu(海水对海洋环境聚合物基复合材料的影响),Figliolini和Carlsson(乙烯基酯树脂及其碳纤维增强复合材料的海水老化性能研究)介绍了海水如何影响海洋复合材料的性能的情况。

接下来的两章中,Nakada和Miyano(吸水对单向增强碳纤维复合材料CFRP的时变和温变强度的影响),Davies(海洋能源设备的加速老化实验)对加速老化进行了讨论,后者专门面向海洋能源应用领域。

研讨会的第二天更多地关注应用方面。Echtermeyer描述了如何将耐久性问题纳入认证体系(海洋环境复合材料耐久性认证综述)。接着Choqueuse描述了一些水下应用(水下复合材料应用的耐久性问题)。Devaux等展示了关于赛艇耐久性的三个研究案例(赛艇的耐久性设计)。然后,Dalzel-Job等介绍了英国海军的服役经验(舰用复合材料的服役经验和使用寿命预测)。

最后,基于研讨会上的讨论,Rajapakse和Davies给本书撰写了简短的总结章节(结论),确定未来的研发要求,并包括了一份ONR项目及他们将如何应对未来需求的内容概括。


目录
1.Durability of Composites in the Marine Environment
2.Water Sorption Thermodynamics in Polymer Matrices
3.Humid Ageing of Organic Matrix Composites
4.Water-Mechanical Property Coupling
5.Effect of Sea Water on Polymeric Marine Composites
6.Seawater Aging of Vinylester and Carbon Reinforced Vinylester
7.Effect of Water Absorption on Time-Temperature Dependent Strength of Unidirectional CFRP
8.Accelerated Aging Tests for Marine Energy Applications
9.Integrating Durability in Marine Composite Certification
10.Durability of Composite Materials for Underwater Applications
11.Design of Racing Yachts for Durability
12.Service Experience and Life Time Prediction of Naval Composites
13.Conclusion



编著:彼得.戴维斯,雅帕  D.S.拉贾帕克萨
出版社:化学工业出版社
1复合材料在海洋环境中的耐久性
2聚合物基体中的水吸附热动力学
3有机基复合材料的湿老化研究
4吸湿-力学性能的耦合效应研究
5海水对海洋环境聚合物基复合材料的影响
6乙烯基酯树脂及其碳纤维增强复合材料的海水老化性能研究
7吸水对单向增强碳纤维复合材料CFRP的时变和温变强度的影响
8海洋能源设备的加速老化实验
9海洋环境复合材料耐久性认证综述
10水下复合材料应用的耐久性研究
11赛艇的耐久性设计
12舰用复合材料的服役经验和使用寿命预测
13结论

文章来源:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=288&news_id=3817