玻璃鋼結構特點及其在造船上的應用

陳芝珉

摘要：隨著先進技術的不斷發展，玻璃鋼結構材料應運而生，這類材料廣泛應用于各行業，并取得了良好的應用效果。造船行業應用玻璃鋼材料，不僅能夠提高船舶質量，而且還能優化船舶結構，延長船舶使用壽命，這對造船業持續發展有重要意義。本文首先簡要介紹玻璃鋼，然后分析其結構特點及設計原則，最后探究其在造船業的具體應用。

關鍵詞：玻璃鋼；結構特點；造船；應用

前言：

玻璃鋼結構作為新型材料，具有較高的經濟價值和技術優勢，造船業應用玻璃鋼材料，能夠起到降低維修養護成本、加快船舶建設速度的積極作用。本文探究“玻璃鋼結構特點及其在造船上的應用”這一論題是極為必要的，論題分析的現實意義十分顯著，具體探究如下。

1玻璃鋼基本介紹

所謂玻璃鋼，指的是纖維強化塑料，它與鋼化玻璃存在本質差異，玻璃鋼組成材料主要包括環氧樹脂、非飽和聚酸、酚醛樹脂基體等。玻璃鋼優點主要有：良好設計效果、輕質高強、工藝性優良、熱性能良好；缺點為：剪切強度較低、耐溫性較差、易老化。玻璃鋼制作成型方法主要有噴射法、樹脂傳遞模塑法、手糊法、模壓法。現如今，玻璃鋼廣泛應用于建筑行業、化工行業、交通運輸業、鐵路運輸業，它作為復合材料的一種，具有廣闊的發展前景，市場空間較廣闊[1]。

2玻璃鋼結構特點及設計原則

2.1結構強度

玻璃鋼結構實際設計時，需要首先了解玻璃鋼結構特點，然后結合實際情況有步驟的完成部件連接，以此滿足抗震需要以及抗風需要，確保結構強度符合規定的標準。由于玻璃鋼結構強度具有方向性，隨著受力方向的改變，強度值也會相應變化。如果玻璃鋼材料長時間接觸水，亦或是受到化學腐蝕，那么極易出現老化現象，導致結構強度大大降低，最終結構完整性被破壞。

2.2結構性能

玻璃鋼結構力學性能特點集中體現在無屈服點，其材料性能與木材類似，實際設計的過程中，應全面考慮應力集中問題，采取有效措施避免出現應力集中現象。如果玻璃鋼結構承受負荷力超過既定標準，那么玻璃鋼結構極易斷裂，最終玻璃鋼結構應用優勢的發揮會受到制約。

2.3結構設計原則

玻璃鋼結構設計活動開始之間，應優選適合的工藝及方法，保證成型工藝的合理性、適用性，實際設計期間，參照成型工藝要求，加強玻璃鋼結構設計與先進生產工藝間的結合。雖然玻璃鋼結構個別參數可以計算，但計算結果往往以條件假設為前提，所得到的計算結果僅供參考，真正設計玻璃鋼結構產品時，應利用大量數據，并多次組織試驗互動，嚴格控制產品質量，以此提高玻璃鋼結構可靠性。

總結玻璃鋼結構強度特點、性能特點、設計原則可知，玻璃鋼結構實際設計時，應充分了解性能，細致、全面觀察玻璃鋼結構質量以及完整性，這對玻璃鋼結構應用優勢發揮有重要意義。下文具體分析玻璃鋼結構在造船活動中的應用，希望能為造船工作人員提供有效借鑒，從整體上提高造船效率和質量[2]。

3玻璃鋼在造船中的具體應用

3.1玻璃鋼船介紹

所謂玻璃鋼船，指的是應用聚酯玻璃鋼完成基本建造任務，應用玻璃鋼完成船舶頂部建筑建造，能夠提高電子設備準確性；應用玻璃鋼完成掃雷艇建造，能夠降低觸發性磁性水雷現象發生幾率。玻璃鋼船建造期間，之所以應用聚酯玻璃鋼以及環氧玻璃鋼，主要是因為這類材料涂刷便利、易于成型，在大型構件制造中的適應性較強。

3.2常見應用問題

玻璃鋼結構設計方法具有差異性，傳統的經驗設計法不能全面保證玻璃鋼結構完整性，對此，應準確進行結構計算，分析載荷力，合理確定結構尺寸。但玻璃鋼結構應用于造船業時仍存在些許問題，具體問題總結如下：

玻璃鋼船實際建造時，并無成型板材，已有板材工藝性較差，最終會弱化結構設計效果，降低玻璃鋼船利用率，導致玻璃鋼材料優勢未能及時彰顯。玻璃鋼船結構設計時，應首先進行結構劃分，在結構合理劃分的基礎上，準確確定玻璃鋼板厚度、樣式、尺寸，這對玻璃船載荷情況確定有重要影響，但如果結構劃分缺乏合理性，彈性變形未能及時克服，最終會制約玻璃鋼材料優勢。

3.3注意事項

3.3.1適當增強剛性

玻璃鋼結構安全系數受較多因素影響，常見影響因素主要有玻璃鋼船航行溫度、玻璃鋼船航行適度、玻璃鋼材料性能、應力集中、負荷性質等。玻璃鋼船局部結構設計時，應優選適合的平板剛性樣式，適當增強剛性，盡最大可能避免硬點，合理分布應力，全面保證玻璃剛船完整性，以免結構完整性被破壞。應用適合的平板加強法，確保應力均勻傳遞，這對板架結構優化有重要意義。除此之外，玻璃鋼船通過剛度增強的方式來控制板厚變化幅度，此時，提高交叉架構利用率，借助多種類型輔助強度，例如，頂部設計成凸緣狀，這不僅能夠增強局部結構強度，而且還能縮短整體成型時間。

3.3.2合理設計船體結構

船體結構作為整體結構的組成部分，應用樹脂粘結劑輔助船體成型，能夠大大提高結構剛度。以往鋼質船體結構設計時，需要準備較多零部件數量，并且零件焊接操作較繁瑣，進而會浪費較多時間，平板結構剛度得不到保證。對比可知，船體結構設計期間應用玻璃鋼結構能夠呈現良好的設計效果。

3.3.3提高結構件剛性

多數玻璃鋼結構的剛性標準達不到既定要求，主要是因為玻璃鋼屈服點不夠明確，進而實際計算時以斷裂強度為參照，然而強度與剛度比例相差較多，最終會降低玻璃鋼結構剛性。為了增強玻璃鋼結構剛度，應優選合理的夾層結構，將其應用船體內板，一旦用于船體外板，則會大大降低夾層結構的沖擊抵御力，并且應力集中現象會越來越明顯，導致船體出現滲水現象。除此之外，玻璃鋼船甲板部位、舷側板部位剛度應達到規定要求，如果剛度值較低，那么船舶航行穩定性會受到影響；適當控制玻璃鋼船總應力，并將其控制較低水平，這能合理玻璃鋼船結構，避免出現大幅度變形現象。換言之，安全系數應在10以上，只有安全系數合理控制，才能保證船舶安全運行，大大降低船舶航行風險。

3.3.4優選成型工藝

玻璃鋼船制造方法較多，選用制造方法時應結合玻璃鋼船制造實際情況，了解各制造工藝的應用優點及不足，大大提高玻璃鋼船制造效率、優化制造質量。與此同時，合理配比樹脂膠液、嚴格控制調配時間、優選樹脂固化法、合理控制樹脂固化反應。按照相關要求完成玻璃鋼船制造活動，能夠全面保證玻璃鋼船質量，確保玻璃鋼船穩定、安全航行[3]。除此之外，玻璃鋼船結構實際設計時，應明確設計目標，合理把握安全系數以及尺寸差值。其中，柔性結構目標指的是，板架彈性系數較小，受負載壓力影響，待負載減輕后，結構能夠恢復原來狀態，即使未能完全恢復原來狀態，并不會影響玻璃剛船運行效果。

結論：

綜上所述，我國玻璃剛結構特點需要進一步總結，玻璃鋼結構在造船業中的應用經驗需要不斷積累。對比于西方發達國家，我國玻璃鋼船制造水平較低，對此，我國應創新玻璃鋼結構研究方法，設計創新型玻璃鋼材料，爭取在短時間內縮小于發達國家間的差距。此外，我國玻璃鋼船建設速度能夠穩步加快，這對造船業持續發展有重要意義。

參考文獻：

[1]郝榮榮.鋼混結構和玻璃鋼結構冷卻塔技術經濟比較[J].工業設計，2018（01）：132-133.

[2]陳小銀.某燃機電廠機械通風冷卻塔結構形式選型的技術經濟比較[J].江西建材，2017（16）：224+229.

[3]閻路，周正一.鋼混結構和玻璃鋼結構冷卻塔技術經濟比較[J].華電技術，2016，38（10）：51-52+79.