FRP复合材料在工程中的应用及其前景研究

李俊斌 宋波涛 刘璞

摘 要 随着新材料技术的不断发展，复合材料越来越受到国内外的重视。FRP复合材料因其具有其他材料无可比拟的优势而在建筑、航空等领域被广泛使用。本文主要分析了FRP复合材料在有关工程中的应用，展望了FRP复合材料未来发展前景，以促进FRP复合材料在工程中充分发挥作用。

关键词 FRP复合材料;工程;耐腐蚀性

FRP复合材料具有高强、轻质等优势，因此工程中广泛利用FRP复合材料，当前拉挤成型和环绕等工业化手段生产FRP复合材料，可以在最大限度上满足工程需求。对比传统材料，FRP复合材料具有显著的优势，在工程未来发展过程中，FRP复合材料都会持续发挥重要的作用。

1FRP复合材料的优势

1.1 较高的比强度和比刚度

FRP复合材料密度较小，抗拉强度较大。因为FRP复合材料具有轻质便携的优势，提高了工程组装制造的便利性。施工单位可以在工厂预制生产FRP复合材料之后，再运输到施工现场施工，降低了整体运输成本，满足现代工程需求。在现场吊装过程中，FRP复合材料的荷载比较小，可以节省人力安装负载，同时可以节省施工时间，进一步提高整体工程工作效率[1]。

1.2 耐疲劳

FRP复合材料具有良好的拉伸性能，金属材料的疲劳极限通常是强度极限的40%～50%，而FRP复合材料的疲劳极限可达强度极限的70%～80%。因为FRP复合材料纤维含量比较高，整体徐变量比较小，在工程中利用FRP复合材料，可以提高整体工程质量。

1.3 减振性能强

因为FRP复合材料的基底材料和纤维之间具有较大的阻尼，FRP复合材料抗振动能力比较强，如果结构受载较大，超出构件承载力之后，少量纤维会发生断裂，结构应力重新分布，受力较小的纤维应力变大，整体应力均匀分布，发挥良好的减振性能。

1.4 耐腐蚀性

随着工程技术水平的不断提高，工程环境和工程条件也变得更加复杂。地下水和雨水可能会腐蚀工程钢筋，利用FRP复合材料，可以发挥出显著的抗腐蚀能力。FRP复合材料适用于酸性和碱性环境，同时也可以抵抗海水腐蚀，因此其应用范围更加广泛。因为FRP复合材料中具有高分子聚合物，降解难度比较大，因此FRP复合材料不会轻易被破坏，且对生态环境污染小。此优势可以节省工程维护成本，同时也为日后修复工作提供便利。

2FRP复合材料在工程中的应用

2.1 在航空工业中应用

FRP复合材料在航空工业发展过程中发挥着重要的作用，新一代战斗机上FRP复合材料的用量已经达到总重量的25%～30%。FRP复合材料在机身、机翼等部位都有所应用。FRP复合材料在应用过程中不断积累应用经验，提高应用技术水平，同时完善配套技术，从非承力构件整流蒙皮逐渐发展为承力构件尾翼、机翼，从简单结构层合壁板发展为整体FRP复合材料结构尾翼和机翼。在飞机上应用FRP复合材料，可以实现15%～30%的减重可以有效降低飞机结构重量，使飞机机动性能和有效荷载不断提高。当前飞机结构FRP复合材料化已经成为发展趋势，成为不可或缺的航空结构材料。在20世纪90年代，先进战斗机已经开始利用先进的树脂基复合材料，主要是应用在机翼、机身、尾翼等承力构件上。

国内FRP复合材料不断发展，相关制造技术也不断发展成熟，逐渐完善了装配技术和配套的无损检测技术等，在直升机、歼击机及大型飞机上都开始利用FRP复合材料。我国不断发展自动化和数字化的制造技術，使FRP复合材料构件的制造质量不断提高。积极引进设备，采用自动铺放技术制造大型飞机FRP复合材料构件，提高构件的精度，发挥高效率成型优势。重视发展FRP复合材料构件成型模具技术，高效研制FRP复合材料构件。

2.2 在航空装饰中应用

FRP复合材料具有耐腐蚀特征，因此在航空工程中广泛应用。在航空装饰工程中利用FRP复合材料，可以减少后续维护支出，同时可以延长使用寿命[2]。FRP复合材料可以制作不同的颜色，并且具有显著的透光性，可以根据工程情况选择合理的FRP复合材料的色彩，通过设计调整技术，保障产品的透光率。

3FRP复合材料的发展前景

社会经济发展过程中，传统的材料已无法满足工程需求。而FRP复合材料具有较小的密度，良好的抗腐蚀性和抗拉强度等优势，可以适应复杂的使用环境。在今后发展过程中，在超航空工业工程中会广泛利用FRP复合材料。在海洋工程中，FRP复合材料也发挥着重要的作用，可以结合海洋环境，提高FRP复合材料的耐腐蚀性能，进一步提高FRP复合材料的耐久性，深入推广应用FRP复合材料[3]。

FRP复合材料在我国具有广阔的发展空间，但是在发展过程中也存在一定问题。在FRP复合材料研制时，需要改良制备工艺，促使FRP复合材料可以与使用环境协调。我国在未来发展过程中，需要改进FRP复合材料加工工艺和设备，进一步提高工程工作效率，节省工程成本。优化FRP复合材料检测方法，细化构件检测指标，促进FRP复合材料在工程中充分发挥作用。

4结束语

因为FRP复合材料具有显著的优势，在工程应用过程中发挥着重要作用，在未来发展过程中，我国需要加大力度进行相关研究，持续深入推广应用FRP复合材料。

参考文献

[1] 吴琨.热塑性树脂基复合材料在航空领域的研究进展[J].价值工程，2020，39（09）：210-211.

[2] 袁媛.基于航空的复合材料与金属连接结构的拉伸性能及渐进损害研究[J].工业加热，2019，48（05）：55-58.

[3] 周毅.复合材料在航空工程中的应用研究现状及前景[J].决策探索（中），2018（08）：63.