玻璃钢结构特点及其在造船上的应用

陈芝珉

摘要：随着先进技术的不断发展，玻璃钢结构材料应运而生，这类材料广泛应用于各行业，并取得了良好的应用效果。造船行业应用玻璃钢材料，不仅能够提高船舶质量，而且还能优化船舶结构，延长船舶使用寿命，这对造船业持续发展有重要意义。本文首先简要介绍玻璃钢，然后分析其结构特点及设计原则，最后探究其在造船业的具体应用。

关键词：玻璃钢；结构特点；造船；应用

前言：

玻璃钢结构作为新型材料，具有较高的经济价值和技术优势，造船业应用玻璃钢材料，能够起到降低维修养护成本、加快船舶建设速度的积极作用。本文探究“玻璃钢结构特点及其在造船上的应用”这一论题是极为必要的，论题分析的现实意义十分显著，具体探究如下。

1玻璃钢基本介绍

所谓玻璃钢，指的是纤维强化塑料，它与钢化玻璃存在本质差异，玻璃钢组成材料主要包括环氧树脂、非饱和聚酸、酚醛树脂基体等。玻璃钢优点主要有：良好设计效果、轻质高强、工艺性优良、热性能良好；缺点为：剪切强度较低、耐温性较差、易老化。玻璃钢制作成型方法主要有喷射法、树脂传递模塑法、手糊法、模压法。现如今，玻璃钢广泛应用于建筑行业、化工行业、交通运输业、铁路运输业，它作为复合材料的一种，具有广阔的发展前景，市场空间较广阔[1]。

2玻璃钢结构特点及设计原则

2.1结构强度

玻璃钢结构实际设计时，需要首先了解玻璃钢结构特点，然后结合实际情况有步骤的完成部件连接，以此满足抗震需要以及抗风需要，确保结构强度符合规定的标准。由于玻璃钢结构强度具有方向性，随着受力方向的改变，强度值也会相应变化。如果玻璃钢材料长时间接触水，亦或是受到化学腐蚀，那么极易出现老化现象，导致结构强度大大降低，最终结构完整性被破坏。

2.2结构性能

玻璃钢结构力学性能特点集中体现在无屈服点，其材料性能与木材类似，实际设计的过程中，应全面考虑应力集中问题，采取有效措施避免出现应力集中现象。如果玻璃钢结构承受负荷力超过既定标准，那么玻璃钢结构极易断裂，最终玻璃钢结构应用优势的发挥会受到制约。

2.3结构设计原则

玻璃钢结构设计活动开始之间，应优选适合的工艺及方法，保证成型工艺的合理性、适用性，实际设计期间，参照成型工艺要求，加强玻璃钢结构设计与先进生产工艺间的结合。虽然玻璃钢结构个别参数可以计算，但计算结果往往以条件假设为前提，所得到的计算结果仅供参考，真正设计玻璃钢结构产品时，应利用大量数据，并多次组织试验互动，严格控制产品质量，以此提高玻璃钢结构可靠性。

总结玻璃钢结构强度特点、性能特点、设计原则可知，玻璃钢结构实际设计时，应充分了解性能，细致、全面观察玻璃钢结构质量以及完整性，这对玻璃钢结构应用优势发挥有重要意义。下文具体分析玻璃钢结构在造船活动中的应用，希望能为造船工作人员提供有效借鉴，从整体上提高造船效率和质量[2]。

3玻璃钢在造船中的具体应用

3.1玻璃钢船介绍

所谓玻璃钢船，指的是应用聚酯玻璃钢完成基本建造任务，应用玻璃钢完成船舶顶部建筑建造，能够提高电子设备准确性；应用玻璃钢完成扫雷艇建造，能够降低触发性磁性水雷现象发生几率。玻璃钢船建造期间，之所以应用聚酯玻璃钢以及环氧玻璃钢，主要是因为这类材料涂刷便利、易于成型，在大型构件制造中的适应性较强。

3.2常见应用问题

玻璃钢结构设计方法具有差异性，传统的经验设计法不能全面保证玻璃钢结构完整性，对此，应准确进行结构计算，分析载荷力，合理确定结构尺寸。但玻璃钢结构应用于造船业时仍存在些许问题，具体问题总结如下：

玻璃钢船实际建造时，并无成型板材，已有板材工艺性较差，最终会弱化结构设计效果，降低玻璃钢船利用率，导致玻璃钢材料优势未能及时彰显。玻璃钢船结构设计时，应首先进行结构划分，在结构合理划分的基础上，准确确定玻璃钢板厚度、样式、尺寸，这对玻璃船载荷情况确定有重要影响，但如果结构划分缺乏合理性，弹性变形未能及时克服，最终会制约玻璃钢材料优势。

3.3注意事项

3.3.1适当增强刚性

玻璃钢结构安全系数受较多因素影响，常见影响因素主要有玻璃钢船航行温度、玻璃钢船航行适度、玻璃钢材料性能、应力集中、负荷性质等。玻璃钢船局部结构設计时，应优选适合的平板刚性样式，适当增强刚性，尽最大可能避免硬点，合理分布应力，全面保证玻璃刚船完整性，以免结构完整性被破坏。应用适合的平板加强法，确保应力均匀传递，这对板架结构优化有重要意义。除此之外，玻璃钢船通过刚度增强的方式来控制板厚变化幅度，此时，提高交叉架构利用率，借助多种类型辅助强度，例如，顶部设计成凸缘状，这不仅能够增强局部结构强度，而且还能缩短整体成型时间。

3.3.2合理设计船体结构

船体结构作为整体结构的组成部分，应用树脂粘结剂辅助船体成型，能够大大提高结构刚度。以往钢质船体结构设计时，需要准备较多零部件数量，并且零件焊接操作较繁琐，进而会浪费较多时间，平板结构刚度得不到保证。对比可知，船体结构设计期间应用玻璃钢结构能够呈现良好的设计效果。

3.3.3提高结构件刚性

多数玻璃钢结构的刚性标准达不到既定要求，主要是因为玻璃钢屈服点不够明确，进而实际计算时以断裂强度为参照，然而强度与刚度比例相差较多，最终会降低玻璃钢结构刚性。为了增强玻璃钢结构刚度，应优选合理的夹层结构，将其应用船体内板，一旦用于船体外板，则会大大降低夹层结构的冲击抵御力，并且应力集中现象会越来越明显，导致船体出现渗水现象。除此之外，玻璃钢船甲板部位、舷侧板部位刚度应达到规定要求，如果刚度值较低，那么船舶航行稳定性会受到影响；适当控制玻璃钢船总应力，并将其控制较低水平，这能合理玻璃钢船结构，避免出现大幅度变形现象。换言之，安全系数应在10以上，只有安全系数合理控制，才能保证船舶安全运行，大大降低船舶航行风险。

3.3.4优选成型工艺

玻璃钢船制造方法较多，选用制造方法时应结合玻璃钢船制造实际情况，了解各制造工艺的应用优点及不足，大大提高玻璃钢船制造效率、优化制造质量。与此同时，合理配比树脂胶液、严格控制调配时间、优选树脂固化法、合理控制树脂固化反应。按照相关要求完成玻璃钢船制造活动，能够全面保证玻璃钢船质量，确保玻璃钢船稳定、安全航行[3]。除此之外，玻璃钢船结构实际设计时，应明确设计目标，合理把握安全系数以及尺寸差值。其中，柔性结构目标指的是，板架弹性系数较小，受负载压力影响，待负载减轻后，结构能够恢复原来状态，即使未能完全恢复原来状态，并不会影响玻璃刚船运行效果。

结论：

综上所述，我国玻璃刚结构特点需要进一步总结，玻璃钢结构在造船业中的应用经验需要不断积累。对比于西方发达国家，我国玻璃钢船制造水平较低，对此，我国应创新玻璃钢结构研究方法，设计创新型玻璃钢材料，争取在短时间内缩小于发达国家间的差距。此外，我国玻璃钢船建设速度能够稳步加快，这对造船业持续发展有重要意义。

参考文献：

[1]郝荣荣.钢混结构和玻璃钢结构冷却塔技术经济比较[J].工业设计，2018（01）：132-133.

[2]陈小银.某燃机电厂机械通风冷却塔结构形式选型的技术经济比较[J].江西建材，2017（16）：224+229.

[3]阎路，周正一.钢混结构和玻璃钢结构冷却塔技术经济比较[J].华电技术，2016，38（10）：51-52+79.